谈某高层建筑连体结构设计

摘要：根据某建筑工程项目的结构设计，对某带连体的设计做了详细的分析，探讨了其结构设计及连体部分的计算与设计，确保建筑结构的抗震要求，以供以后同类建筑结构设计的参考。

关键词：连体高层；结构设计；分析

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

A楼与B楼由一主楼组成，主楼都是14层，在10层以下相互独立，在11 层与14 层之间设置一连体结构，将两主楼连通，连体部分中，仅11 层为可用建筑空间，其余均为构架部分，只为满足建筑造型。两主楼设置一层连通的地下室。本工程不属于超限结构，但是须对连体部分进行详细计算。

2 结构设计

2.1 荷载取值

本项目为丙类建筑，安全等级二级，抗震设防烈度6 度，场地类别为Ⅱ类，设计分组为第一组，场地特征周期0.35 s。地面粗糙度类别B 类，基本风压按100 年一遇的风压取值：0.35kN/m2。

2.2 基础及地下部分基础采用桩基础，桩径800mm，中柱下一般布置5桩承台，承台厚度1.3 m，边柱下一般布置4 桩承台，承台厚度1.4m，均采用C35 混凝土。两栋办公楼地下连为一体，地下室结构层高4.95m，地下室底板兼做防水板，厚度400mm，地下室下土层多为填土，设计时不考虑承台间土的承载力。

2.3 上部结构

本工程采用框架—剪力墙结构体系，柱截面主要尺寸700 ×900，700 × 600，主要柱网8 m×9.5 m，8 m × 8 m。框架柱1 层，2 层为加强层，柱墙采用C50 混凝土，梁板采用C35 混凝土，9层～12 层采用C40 混凝土，梁板采用C35 混凝土。8 m 左右跨度的框架梁截面一般为400×600，9.5 m 跨度的梁截面一般为400 × 750。

连体结构是复杂高层建筑中较为典型的类型，可分为弱连接和强连接结构，弱连接一般有铰接，滑动连接，强连接结构大多通过连接体将两栋或多栋楼进行刚性连接。从平面图上看A楼与B楼垂直布置，由于两办公楼结构形式相同，质量与刚度接近，如果独立分开，则自振周期类似，在地震作用下，两栋办公楼不能够做到协同振动，如果采用强连接，则两栋办公楼会因不同的振动模态而产生较大的相互作用。因此本项目连体采用弱连接。

3 连体部分计算与设计

3.1 计算模型及计算参数

结构整体计算分析采用Satwe，Midas /Building 两种程序。周期折减系数0.8，考虑5%的偶然偏心及双向地震力，进行小震计算，连体部分及其以下1层按中震不屈服进行设计配筋。楼板假定，计算周期和位移时采用刚性楼板假定; 计算杆件内力和截面设计时采用真实反映楼板完全弹性有限壳单元。

3.2 巨型悬臂梁与牛腿设计

本工程中连接体的弱连接方式采用平板式橡胶支座，在11层标高处，在与连接体相邻边梁上设计3个牛腿，用来支承连接体一端，连接体另一端与B楼刚接，3个牛腿的间距分别为8m，4 m，其中4m为外伸悬挑部分，牛腿高1m，宽1 m，见图1。

图1 牛腿平面布置图（单位：mm）

牛腿设置在h=3.1m 高的巨型梁上，梁宽600mm，根据计算需要，确定牛腿高度后，为了保证连接体两侧的两栋办公楼在11 层的建筑标高相同，连体部分的主梁设计成变截面主梁，以降低巨型梁高度，主梁跨度13.95m，见图2。

图2 牛腿剖面（1—1）

因为连体两侧的结构由橡胶支座隔离，项目位于低烈度设防区，水平方向剪力较小，相互间传递的内力主要是竖向力，首先进行单栋分离计算，计算采用Satwe 软件。B楼橡胶支座支承点采用短斜撑模拟，即支座处仅有竖向约束，类似摇摆柱支承，斜撑底部刚接。人社局计算得到三个支承点的竖向反力标准值分别为 1465.1kN，1715.2kN，1759.5kN，总反力4940kN。

计算A楼时，将此三个反力作为节点荷载施加到计算模型上。

因为计算模型假定设置牛腿的巨型梁刚度无限大，而实际上巨型梁因为悬臂有4 m，刚度一定有所削弱，3个支点的刚度一定

影响反力以及连接体构件的内力大小，因此，须建立整体模型，不考虑地震力，对3 个牛腿的反力进行复核计算，取计算包络内力，进行配筋。计算采用Midas Building 软件。

经过计算，牛腿处3 个支点的反力分别为1345.9kN，1848.1kN，1247.3kN。由计算结果可见，悬臂端的支承反力减小，中间支点反力增大，而且，3个支点的总反力小于按刚性支点的反力，减小500kN，牛腿设计按照包络值进行设计。连接体关键构件，如框架梁同样取两种计算方法的包络值。

连体与主楼的防震缝间隙要靠大震作用下的两楼的弹性水平位移，并取两者的绝对值之和，本项目防震缝间距200 mm，以保证结构在大震作用下有足够的变形区间。

3.3 橡胶支座

橡胶支座采用叠层橡胶支座，使用年限50 年，其设计部分参数见表1。

表1 设计参数

3.4 构造措施

1) 竖向构件。在连接体两侧的剪力墙从上至下均设置约束边缘构件，并且在连体上下1 层加强箍筋配置，适当增加纵筋水平筋配置。

2) 水平构件。连接体的主梁均深入人社局一跨，调整此跨截面与配筋与连接体主梁相近，并且将剪力墙布置在此主梁端部，上下钢筋均拉通布置，以抵抗连接体变形时产生的拉力。连接体主梁不能与框架主梁相连的就布置次梁与之相连，并加强连接体附近次梁的配筋，图中曲线加粗部分表示加强的主梁。连接体楼盖与屋盖采用双层双向配筋，以抵抗连接体变形时可能出现的拉应力。

4 结语

1) 对于两个单体任一方向上振动模态不同的连体结构，应采用弱连接。2) 带有连体的结构，应增加结构的整体刚度和抗扭刚度。3) 对于一个中小型项目，连体采用混凝土结构，虽然会带来自重较重，但是相对于钢结构而言，混凝土结构易于维护，造价较低，尤其适用于总费用控制较严的项目。