某连体结构弱连接设计

某连体结构弱连接设计

摘要：为提高结构抗震设计的可靠性，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010，连体结构宜采用强连接形式。随着建筑功能的发展、建筑造型的高要

求以及结构计算软件功能日益强大，近年来复杂连接结构越来越盛行。部分建筑

由于连接体两侧塔楼的结构布置在体量与地震动力特性上差异较大，连接体采用

弱连接形式不失为一种解决方案。本文简单介绍了一超限高层弱连接连接体结构

的设计。

关键词：超限高层；弱连接；铅芯橡胶支座

1 工程概况

某酒店工程，总建筑面积约为9.3万方，地上建筑部分由东南侧24层酒店塔

楼（裙房3层）、北侧11层商务塔楼组成。其中屋面标高为99.45米，商务塔楼屋面标高为57.00米；酒店部分11层楼面~13层楼面、商务楼部分10层楼面~11

与12层楼面之间通过钢结构连接体连接（连接体跨度为25.30米），为超限高层。以下为本工程效果图。

项目位于江苏兴化，抗震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0.1g，设计

地震分组为第二组，场地类别为Ⅳ类，特征周期Tg为0.75s。

2 结构体系

本工程综合考虑建筑功能，两塔楼抗侧力体系均采用现浇钢筋混凝土框架-剪

力墙结构体系，楼板为现浇楼板。两塔楼在标高46.55米与54.05米间形成通高

连体。由于两塔楼层高、功能相差较大，且长方向互相垂直，连接部位均为两塔

楼的角部，初步判断两塔楼结构动力特性差异较大，因此连接体采用钢结构弱连

接形式。

为减小连接体部分对两塔楼动力特性的影响，通高连接体部分底、顶层与两

塔楼连接部位分别采用铅芯橡胶支座+黏滞阻尼器形成弱连接。连接体底、顶层

均采用钢梁+钢筋桁架楼承板的，平面内均设水平支撑。为保证连接体部分的整

体性，两侧边均设竖杆进行加强。施工过程中首先安装上、下层钢梁，后安装竖杆。与连接体相连的塔楼框架柱为关键传力构件，设置为型钢混凝土柱。两塔楼

在连接体附近增加剪力墙的数量与墙厚，增强结构的抗侧与抗扭刚度。为了控制

连接体部分自身重量以及减少竖向地震力，在满足规范及楼板舒适性要求的前提

下连接体楼层楼承板厚度取120mm。

本工程静力计算和多遇地震作用下的计算采用了盈建科（YJK1.9版）为主要

计算程序，并采用Midas Building（2017版）进行计算以对比校核。为了验证弱

连接体对两塔楼动力特性的实际影响。采用YJK软件对整体模型（带连接体并考

虑支座实际参数）与两单体模型分别进行分析计算。提取了整体计算模型中两单

塔的前三阶振型分量及其对应的周期，并与两单体模型的前三阶振型及周期进行

了对比。计算结果如下：

表一酒店塔楼整体结构与单塔计算指标对比

表二商务塔楼整体结构与单塔计算指标对比

两塔楼单体模型的前三阶振型、周期与整体模型对应的各单体前三阶振型、

周期均比较接近，差别<5%。连接体的存在对于两塔楼自身影响较小，连体结构

的弱连接假定成立。设计中按各单塔分析各自结构的抗震性能，并考虑连体模型

的包络。

3 连体支座的设计

连体和塔楼之间采用铅芯橡胶支座，选取有效直径600mm的LNR600,橡胶剪

切弹性模量为0.392MPa，最大设计荷载为4241kN，竖向刚度为2109kN/mm，等

效水平刚度为0.981kN/mm，等效阻尼比为5%。根据<<抗规>>12.2.6，罕遇地震

下支座位移限值为Min(0.55D,3Tr)=330mm。为限制支座位移，连体和支座之间附

加粘滞阻尼器，选取阻尼系数500kN*s/m，阻尼指数0.4，最大阻尼力500kN，最大行程±200mm(皆为粘滞阻尼器中性能相对比较稳定的参数)。

对带连体的整体结构进行罕遇地震动力时程分析，采用FNA法和直接积分法（中心差分）分别计算并取包络。计算结果显示，FNA法相对直接积分法支座位

移更大。其中最大水平位移为181mm，小于支座位移限制330mm，最大支座压

力为2308kN，小于支座最大设计压力4241kN；支座最大拉应力为184kN，拉应

力为0.65MPa，小于规范限制1MPa，满足设计要求。

粘滞阻尼器计算最大输出阻尼力为419kN，计算最大行程181mm，因此采用

最大阻尼力500kN，最大行程±200mm的粘滞阻尼器可以满足设计要求。

4 相关加强措施

本工程对于连体部分的中震性能指标规定如下：支承连接体的框架柱、剪力墙、牛腿以及连接体钢构件满足中震弹性，大震不屈服的设计要求；对于与支承

连接体构件项链的框架梁满足中震弹性设计要求，并满足大震

下的抗剪截面控制条件。

增强两塔楼自身的抗侧刚度与抗扭性能，增加剪力墙的数量及厚度，两塔楼

与连接体相连部位设置型钢混凝土柱，提高与连接体相连部位的延性，同时提高

两塔楼整体的抗震性能。

与连接体相连的框架柱、剪力墙在连接体高度范围及其上下层，箍筋全高加

密配置，轴压比限值酒店部分框架柱按0.70，剪力墙按0.45控制；商务楼部分框

架柱按0.80，剪力墙按0.45控制。与连接体相连的剪力墙在连体高度范围及其上、下层设置约束边缘构件。

连接体及与连接体相连的竖向构件在连接体高度范围及其上下层，抗震等级

提高一级。

5 小结

连体结构的设计关键在于总体把握建筑条件、场地于连接体形式等输入条件

合理选择连接体形式。正确建立分析模型，提高连接体和于连接体相连部分的结

构构件的性能水准不可或缺。对于地震反应大的结构，必要时引入减震技术，能

起到节约成本，提高设计合理性的效果。

参考文献

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