某大跨连体结构设计分析

2021-03-08郭海浩姜丽

安徽建筑 2021年2期

郭海浩，姜丽

（1.东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024；2.安徽工业职业技术学院，安徽铜陵 244000）

0 前言

随着我国城市化的发展，连体结构层出不穷。历次震害和试验表明，连体结构在遭遇强烈地震作用下，主体结构和连接体的支座破坏较为严重，结构设计时尤为重要。此类连体结构中的连接体一般位置较高、刚度不大，结构体系常采用钢桁架、钢梁。连体结构通常采用连接体将两栋或多栋建筑连接在一起，体型往往复杂，结构的动力特性也更为复杂，给结构的设计带来了一定的困难。对于此类结构，连接体部位结构设计的合理性对于保障建筑物的安全性、适用性和经济性十分重要。

连体结构中连接体与主体结构的连接形式有刚性连接、半刚性连接和柔性连接，一般需要根据工程实际情况确定连接体的连接形式，达到经济、安全、实用的目的。

1 连体结构的连接体连接形式

1.1 刚性连接

刚性连接体需协调两侧主体结构的变形，适用于两侧主体结构的动力特性差别不大的情况。一般情况下，两侧主体结构的体型和周期较为接近时，连接体受力和对主体结构的影响最小。当连接体位于顶部时，对结构造成的影响最大。《高规》推荐连接体与主体结构采用刚性连接的连接形式，并应至少伸入主体结构一跨可靠连接。苏州东方之门、中央电视台新楼等是国内典型的刚性连接的连体结构。

为了减小连接体所受内力，同样也可以在主体结构内采取措施减小两侧结构的相对变形，从而减小连接体的内力。朱圣妤等在郑州报业大厦主楼中布置黏滞阻尼墙，可减小连接体两侧结构的相对变形，从而减小连体结构内力。张伟玉对大连体结构中防屈曲支撑截面进行了参数化分析，得出连体跨度小于30m时BRB支撑的合理面积基本不变，跨度小于30m时BRB支撑的减震效果不明显。这些措施的采用为连体结构的设计提供了良好的参考。

1.2 半刚性连接

半刚性连接的连体结构连接方式有连体结构一端刚接、一端铰接或一端刚接、一端滑动。也可通过减弱连接体刚度，实现连接体与主体结构的半刚接，实现方法：①将耗能支撑（BRB）应用于连接体桁架的端腹杆，耗能支撑在小震下为弹性状态，在中震和大震下屈服耗能，降低连接体在中震和大震下的刚度。②连接体桁架的上下弦端支座采用骨式连接或宽扁形截面，减小端部弦杆抗弯刚度和局部所受弯矩，达到降低连接体刚度的目的。廖耘等通过在每栋高层塔楼顶部周边布置6个钢支撑筒支撑转换桁架，中间电梯周边设置阻尼器，调整钢支撑筒和阻尼器的大小来创造性地实现连接体与两个主体结构的半刚性连接。

1.3 滑动连接

柔性连接的连体结构连接方式有连体结构一端滑动、一端铰接或两端滑动。滑动连接常用的连接方法：橡胶支座连接、摩擦摆支座连接以及滑移支座+粘滞阻尼器连接等。连接体中采用隔震和消能减震措施，不仅可增加结构的阻尼、减小风荷载作用下的位移，还可减小结构在水平和竖向地震作用下的反应。

滑动支座应满足罕遇地震作用下的支座变形应小于滑动支座的最大容许位移，同时应小于连接体与主体结构防震缝的设置宽度，避免连接体与主体结构相互碰撞。为了防止连接体在支座上滑脱或倾覆，支座处宜设置防跌落装置，可采用防跌落挡板、防跌落链或钢拉杆等措施。滑动支座后期维护方便，有利于震后修复和更换，但是风荷载作用下的位移过大，容易引起非结构构件的破坏。

2 某大跨连体结构设计

2.1 工程概况

某多层大跨连接体结构为地下1层，地上5层，建筑高度为23.65m，两侧主体结构基本对称。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，丙类建筑。连接体采用钢桁架，跨度为42m，位于结构顶层，与主体结构的连接采用刚性连接，以协调两侧主体结构的变形。整体结构YJK模型如图1所示。