摘要：近年来，随着城市经济的发展，城市化速度的加快，高层连体建筑结构成为了城市高层建筑发展的一个新动向。而高层连体结构不同的施工程序与施工方法对连体结构施工完成后的内力状态有不同的影响。本文针对不同的连体结构承力形式，研究不同的施工程序与施工方法对连体结构最终内力状态形成的影响，找出其中的规律，并对这一影响提出一些控制的方法以便提供一点借鉴。
关键词：高层连体结构；变形调控；施工技术
高层建筑物连体结构是近十几年来发展起来的一种新型结构形式，一方面通过设置连体将不同建筑物连在一起，使其在功能上取得联系；另一方面由于连体结构独特的外形，带来建筑上强烈的视觉效果。由于连体结构要协调各建筑物之间共同作用，受力复杂，扭转效应明显，结构设计难度较大。目前国内此类建筑还很少，关于高层连体结构各方面的研究也不全面。本文仅针对连体结构的变形控制方面作一些粗浅的研究。
1.高层连体建筑的常用结构形式
门形或设有空中连廊的高层建筑称为高层连体建筑，高层连体建筑的跨越结构部分的竖向荷载最终传递至两侧的高层建筑上，实现这一建筑意图的结构方案从结构形式可分为：
（1）下承力结构方案。下承力结构是指在连体结构下部采用转换梁、空腹桁架（多道转换梁共同工作形成空腹桁架）、转换板、箱式转换层等横向传力结构将上部传下的竖向荷载分配到两侧塔楼结构上去；
（2）上承力结构方案。即在连体结构的上方设横向传力结构，如桁架、转换梁等将下部传上来的竖向荷载分配至两侧塔楼结构上去，属局部悬挂结构。
目前的高空连体结构多采用下承力结构方案，当连体结构层数较多时，多采用空腹桁架转换结构[1]，这样可以通过多层的共同工作以减少集中传力转换结构的尺寸，但为确保多层共同工作的实现需设计合理的各层刚度，同时在施工中还需采取相应措施保证共同工作的实现。
2.高层连体结构的特点及变形因素研究
高层连体结构体系并不是简单的多质点体系，而是一个多质点的串并联复合体系。连体结构通过连体将各塔楼连成一个整体，使建筑物的工作特点由竖向悬臂梁变成巨形框架，建筑物的振动特性相应发生变化，这种变化必将影响到建筑物的地震反应。另外，如果连体刚度较小，连体在总体上将趋向于空间薄壁杆，其在地震作用下的抗变性能也是一个必须考虑的问题。下面就国内外在各方面的研究现状作一简单介绍：
2.1动力特性和地震响应
研究人员采用串并联刚片层模型，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，并把行波效应体现在振型参与系数的地面运动加速度单位向量中。对非对称双塔结构和非对称双塔连体结构的动力特性及地震响应进行比较研究表明：设置连体后，结构整体刚度加强，振型更加复杂，偏心结构的特征更加明显，扭转振型更加丰富，并且低阶振型就开始出现耦合振型。
2.2连体刚度影响
连体结构在设置连体后，塔楼在连接楼层处的刚度发生变化，当连体刚度较大时，此处刚度的突变明显，受力较为复杂。研究表明：当连体相对刚度较小时，可以把双塔连体结构简化为双塔结构计算，计算内力误差不是很大；当连体相对刚度较大时，把塔楼连接楼层连同连体一起当作一刚性楼层，计算误差也很小[2]。对于非对称结构，减小连接体刚度会使高塔的位移响应减小而低塔的位移响应增大；增大连接体刚度会使低塔的位移响应减小而高塔的位移响应增大。
2.3对称性影响
研究人员通过计算分析指出：对于结构和连廊都对称的结构，振型也具有对称性，不是对称的，就是反对称的，这种振型在结构地震反应的计算中对结构是有利的；当双塔高低不同，结构不对称时，其振型也不具备对称性；与相同尺寸的等高双塔相比，不等高双塔高塔部分的地震反应加重，低塔部分的反应相应减小。
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3.高层连体结构变形调控施工的技术
3.1利用弹性来控制的方法
弹性支撑的控制方法也就是利用结构进行施工的时候设置的刚度比较大的弹性支撑代替还没有完全定型的结构承受的荷载力，结构会随着施工程序的一点点的进行而形成拥有很强的刚度的一个结构的整体之后，弹性的支撑也就可以拆除了。这样子的程序完成之后也就使建筑随着施工的步骤连体结构在整个连体结构中的刚度减小的时候不至于产生很大的变形而形成对整个连体结构的不利的影响。
用弹性支撑来实施控制的方法是归属于被动控制结构变形的方法，弹性支撑的刚度是依据结构的施工的状态来确定是否是合适的，这也是保证控制连体结构变形的目标的实现的必要的步骤。而当今建筑连体结构施工的时候用常用的利用多层模板支架来周转的施工就是弹性支撑法的一种实际的应用。另外，钢筋被后浇带分割的混凝土梁，在他的后浇带的末端安装刚度很高的临时的支撑，把模板拆开后的悬臂的结构转换成为一个端部固结另一端部胶结的结构的受力的状态，也就从中可以达到阻止后浇带的密封的施工结束以前的梁结构的形状的改变。这也是弹性支撑方法的应用。
3.2主动控制的预防变形的方法
通过预防变形来控制的方法也就是说先对临时的结构做变形的处理，但是这里所说的变形的方向要和等着控制的变形的方向是相对立的，也就是他的反方向。这样结构就会在荷载力的影响下所产生的变形和提前设置好的变形互相抵消，如果连体结构的变形和预先设置好的变形之间有差异存在时我们可以通过改变设备或者机构影响连体结构来实现对他的变形的调整。这个在结构的设计里面的专业用语是“结构预应力”但是在空间结构的安装的时候又被称作是“卸载胎架”，地下结构里可称之为“预应力的钢管里面支撑保护的结构。”
现在在施工的时候一般都是用千斤顶等类似的机器设备对结构进行提前的变形来控制连体结构的变形。用千斤顶的提前变形来控制连体结构变形的方法是把千斤顶作为控制变形的设备，并且把它安装在临时结构的一边，通过千斤顶对连体结构逐渐的施加顶力，让结构的方向与要调控的变形的方向相反，这就是千斤顶调控法[3]。在改变调节深基坑的支护结构的变形和斜拉桥的施工过程中千斤顶调控的方法具有很大的作用。
3.3通过安装临时的斜拉索的对变形调控的方法
临时的斜拉索的安装位置最重要的是要考虑到对变形进行控制的效率的问题，临时拉索的节点十分便利并且很可靠张拉锚的位置也是固定的，这些因素的存在使得斜拉索调控变形的方法具有以下几个方面的优点：
3.3.1斜拉索的结构特点使得位置的选择方式比较灵活。我们用柔性很好的斜拉索的时候，因为拉索的位置的选择、布置十分灵活，也就使可以调控的连体结构的变形的部位相对的灵活起来。
3.3.2斜拉索的结构具有稳定性。和千斤顶调控法相比较而言，斜拉索变形调控法就是因为利用了拉力对连体结构产生作用来达到控制并调节变形的目的。并不需要安装千斤顶的垂直方向的防止反弹力的支撑的压杆。也就使调控过的连体结构安全并且稳定不会再次变形。
4.总结
在经济突飞猛进的今天，高层连体建筑质量的优劣不仅关系到整个高层建筑的安全和质量，还关系到人们的生命和财产安全，因此对高层连体结构变形的调控和控制手段就显得极为重要。施工单位在建设中要密切关注结构变形的情形，及时有效的采取调控方法，避免造成经济损失。
参考文献：
[1]徐培福，傅学怡，肖从真等，复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2014：314-32.
[2]苏原，李黎，陈传尧等，结构计算模型与结构设计[J].建筑科学，2015，21（1）：70-74.
[3]梁斌，孟凡深，陈帅等，高层建筑钢骨转换梁极限承载力分析[J].河南科技大学学报：自然科学版，2016，25（1）：69-73.
论文作者:郭中兴
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：结构论文; 刚度论文; 高层论文; 方法论文; 千斤顶论文; 建筑论文; 荷载论文; 《基层建设》2018年第21期论文;