连体结构的性能与工程设计

引言
强连接体 弱连接体
+
根据连接体的强弱，可 将连体结构分为强连接 体结构和弱连接体结构 两种
引言
+
+
彼得罗纳斯大厦(石油双塔)，曾经是世界最高的摩天大楼，目前仍是世界 最高的双塔楼，也是世界第十六高的大楼。坐落于吉隆坡市中心(Kuala Lumpur City Centre)简称KLCC计划区的西北角。吉隆坡石油双塔高425米， 95层对称双塔，在两塔楼中心位置设置连廊，为世界上高度最高的连体结 构。双子塔的一个关键部分就是位于世界最高楼之间的连廊，连廊建在离 地面170米高处，在41层和42层的高度连接两个塔楼。高空连廊在两个塔 楼之间的跨度是58.4米，宽度不到10米，连廊设计仅为双塔楼的人行天桥。
频率与阻尼。
结构形式
连体与塔楼的连接形式有三种：
01 连接体两端 与塔楼为刚性
连接
02 连接体一端 与塔楼为滑移 连接，另一端
为刚性连接
03 连接体两端 与塔楼铰接
计算方法 PA R T 0 3
计算方法
静力荷载作用
包世华 沿高度方向运用分段连续 化方法 对底部为大底盘、上部为 多塔楼、塔楼间带连廊的 高层建筑结构，建立分段 连续串并联模型，用常微 分COLSYS求解器求解，为 复杂结构设计提供了一种 简化的算法
实际算例
+
建筑效果图如上图所示
ຫໍສະໝຸດ Baidu
+
剖面图如上图所示
本工程安全等级为二级，设计使用年限为50年；抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度， 设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第三组；场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.45s，基本 风压为0.30kN/m2（50年重现期），地面粗糙类别为C类。
连体结构的性能 与工程设计
专业：土木工程 学号： 汇报人：
日期：2019年11月06日
目 录
01 引言 02 结构形式 03 计算方法 04 实际算例 05 结论
PART 01
引言
引言
随着投资规模的扩大和对地下空间利用的日益提高，各种不同功能综合在 一起形成的多功能高层建筑大量出现。近30年来，我国高层建筑业迅猛发展， 而为满足建筑结构功能性要求和美观要求，高层建筑结构向着更高、更复杂、 更综合的方向发展。其中高层连体结构是近些年发展较快的一种新型结构形 式，其从结构形式上大致可分为两种形式，其一为凯旋门式结构，也称门式 高层结构，即将顶部若干层相连成整体楼层的结构；其二为连廊式，即主体 结构间用一个或多个连廊相连，连廊跨度可达几米至几十米，且其宽度一般 在十米以内。
计算方法
结论：
（1）本工程为大跨高位 连体结构，属B级高度超 限高层建筑，针对超限内 容，对关键构件及连接体 楼板采取加强措施。
E（2）对结构采用多种计
算软件进行弹性、弹塑性 分析，分析结果表明，结 构所有指标均满足相关规 范要求，多遇地震时能保 证各构件处于弹性阶段； 中震时竖向构件处于抗剪 弹性、抗弯不屈服，受剪 截面满足中震不屈服；罕 遇地震时关键构件满足抗 剪弹性、抗弯不屈服，薄 弱部位层间变形满足规范 要求，结构能够实现预期 的抗震性能目标C。
THANKS
THE END
计算方法
风荷载作用
根据 Davenport 谱，采用自回归 （AR）法，考虑脉动风的空间相关性， 应用 MATLAB 编写程序，得到了结构各 个节点的脉动风速时程曲线、以及各个节 点的风压时程曲线。对结构进行动力分析， 主要用到的力学模型有杆系模型、剪弯模 型、剪切模型。大跨度超高门式结构的两 个单塔及连体部分主要是桁架杆件，用空 间杆单元模拟两个单塔、连体桁架结构与 拉索。拉索建模时应考虑预应力对几何刚 度的影响，拉索的预应力采用降温法施加， 具体模型如图5所示。
E黄坤耀、卢文汀
采用有限元方法就一双塔 连体结构算例分析了连体 刚度和位移对结构静力性 能的影响 对连体两端的铰支处理和 橡胶垫支承进行了研究， 探讨了利用连体把双塔连 体结构构造成巨型门式结 构的设想
冯春鹏 比较了竖向荷载下连体结 构方式
计算方法
水平地震荷载作用
连体结构研究文献发表始于1996年，纵观13年来理论研究发展，研究方法分两大类：
结构形式 PA R T 0 2
结构形式
01塔楼
02 连体结构
塔楼采用的结构形式同单体建筑结构的结构形 连体跨越于两塔楼之间，形式上看有点类似于 式没有显著区别，基本上是框架结构、框架-剪力 桥梁，从静力的角度分析，桥梁和连体都以承受 墙结构、剪力墙结构、框筒结构、筒体结构等， 竖向荷载或水平向风载为主，但从动力的角度分 并且同样可概括地分为剪切型、弯曲型和弯剪型。 析，桥梁主要承受车辆运行所引起的振动或冲击 塔楼之间的对称与否、非对称程度、单体相对刚 作用，而连体则主要承受由塔楼传递过来的两端 度对结构性能影响较大。从静力分析的角度，主 部的振动作用。 要看结构的刚度，而从动力角度，主要看结构的
本工程的设计于2016 年7月通过四川省抗震设 防专项审查。
PART 05
结论
结论
作为高层建筑的发展和研究，双塔楼连体结构研究的重点 应放在： 1）利用国际通用的大型有限元程序ANSYS，LS-DYNA， ABAQUS等对结构进行静力、动力分析、比较。 2）连体、连体同塔楼连接的具体构造措施，连接部位门 洞对结构使用、抗震效果的影响。 3）双塔楼连体结构的风效应，进而提出针对结构的顺风 向或横风向脉动荷载。 4）结构形式、结构布置及构造措施等的研究，为概念设 计提供指导。 5）结构的相互作用、扭转耦联振动影响。
计算方法
风荷载作用
连体结构高层建筑的风荷载作用计算原则上按规范相关条文执行，但因连体结构体型
E 较特殊，关于其风荷载作用取值需引起注意。 《高规》规定：当多栋密集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体 效应。一般可将单栋建筑的体形系数μs乘以相互干扰增大系数μβ。该系数可参考类似条 件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。另外，《高规》规定：立面开洞或连 体建筑宜采用风洞试验确定建筑物的风荷载。
E 连续化方法和有限元算例数值分析。
1）包世华教授基于常微分求解器的方法研究了连体振动计算和动力特性 2）吕西林提出分块弹性楼板建模思想 3）娄宇利用有限元分析提出了大底盘上双塔楼高层建筑和大底盘上双塔连体高层建筑同 一振型有两种振动表现形式的结构振动概念，给出了结构抗震设计中需注意的问题 4）黄坤耀采用了凝聚模型进行简化分析，在利用结构设计软件方面以PKPM为主 5）卞朝东采用串并联刚片层模型，对振型和振型参与系数的数学概念和物理力学概念进 行了深入讨论，并考虑了结构的对称性、地震行波效应对振型参与系数的影响 6）吴耀辉通过分析刚度矩阵揭示连体结构平扭耦联的原因 7）林海瑛采用QR法对双塔连体结构进行分析，建立了基于弹塑性应变理论和双分量模 型的双塔连体结构弹塑性分析模型，分析了双塔连体结构的弹塑性问题
SAP2000模型图
计算方法
风荷载作用
利用 SAP2000 对大跨度超高门式结构的进行模态分析，模态分析的结果反映结构自身的 动力特性，分析模态结果可以判断所建模型的正确性，并对结构动力性能进行定性的判断以及 初步确定结构各功能模块之间的耦合效果，模态分析也为后续的其它分析提供必要的设计参数。
实际算例 PA R T 0 4
关于邻近建筑相互干扰问题，曾有学者进行专门研究，并指出，如果邻近的建筑为比 计算分析的建筑矮得多的建筑，则即使靠的很近受影响的只是所分析建筑的下部，对整 个结构分析不致产生很大的影响；但是如果邻近建筑与所分析的建筑接近同一高度，应 考虑建筑物对缝荷载体形系数的影响。除去相互干扰增大系数外，对连体结构，连体部 位结构的风荷载分布也比较复杂，如有条件，该部位附近的体型系数宜通过风洞试验确 定。
实际算例
该项目位于四川省成都市锦江区东南二环外。项目地上包含两栋楼，1号楼为超高层 住宅，2号楼为多层独立商业。本文主要介绍超高层1号楼的结构设计。1号楼为双 塔连体结构，地下2层，地上38层，房屋高度为137.05m；地下2层为车库，层高分 别为5.6，3.9m，1层为架空层，层高9m；13和26层为避难层，层高3.5m；33层为 设备转换层，层高2m；其他楼层为住宅标准层，层高均为3.5m。两侧塔楼在32层 至屋面层（标高113.950～136.950m）通过跨度为29.600m的连接体相连。
计算方法
竖向地震荷载作用
1）对于高层结构和高耸结构的简化计算方法
E 该方法是由刘季教授提出，考虑了高层建筑竖向基本振型和楼层质量沿高度分布因素。
采用时程分析法和反应谱法对高耸结构与高层建筑的竖向地震反应进行了分析。高耸结 构与高层建筑竖向地震反应以第一振型为主，给出了计算高耸结构与高层建筑竖向地震 作用的公式，可供抗震设计应用 2）对于大跨度、悬臂结构的简化计算方法 是张刚毅教授用子空间迭代法系统地研究了各种类型网架、桁架的自振特性，采用反应 谱法和时程法分析了在竖向地震作用下网架内力的分布规律，指出网架竖向地震内力系 数具有圆锥形分布的特点，提出了一个计算网架竖向地震内力的简化方法 3）重力系数法 4）冲量定理法
成都环球金融中心项目，位于成都市，总建筑面积28.4万m2，其 中地上22.0万m2，地下6.4万m2，地面以上由47层双塔连体建筑及 5层裙房（设缝与塔楼脱开）组成，建筑高度198.1m，结构高度 197.92m。两栋塔楼为斜向布置，两塔楼最近点距离约33.9m。连 接体位于建筑楼层44层楼面至屋面范围，呈下窄上宽、外立面为空 间曲面的形状，双塔楼与连接体形成一个巨型门形建筑。建筑楼层 44层（连接体最下层）。
实际算例
小震弹性分析 采用YJK，ETABS软件
对本工程进行弹性分析 计算，考虑偶然偏心地 震作用、双向水平地震 作用及竖向地震作用、 扭转耦联以及施工模拟 加载的影响，软件自动 考虑最不利地震作用方 向。
E
模型分塔示意图
施工顺序示意图
实际算例
结论：
桁架下层（31层，对应模 型33层）与桁架层（32层， 对应模型34层）刚度和楼 层受剪承载力存在突变。 为避免软弱层和薄弱层出 现在同一层，采取如下措 施：1）31层框架柱采用型 钢混凝土柱，并向下延伸 一层，型钢柱中型钢厚度 由35mm（31层）变为 30mm（30层）厚；2）32 层增设钢板的剪力墙，钢 板向下延伸一层。
实际算例
中震不屈服计算 根据结构抗震性能要
求，竖向构件需满足中 震正截面承载力不屈服 的要求。中震不屈服计 算采用规范反应谱，不 计算荷载分项系数和承 载力抗震调整系数，材 料强度取标准值，其他 参数同中震弹性计算模 型。采用YJK软件进行 中震不屈服计算。
大震不屈服计算 根据结构抗震性能要
求，关键构件需满足大 震抗剪不屈服性能目标 要求。