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摘要：在本文中，笔者选取的研究样本是云南某跨连体超限高层建筑工程项目。深入研究其结构体系和设计方法，对其整体架构进行深入研究，分析是架构方法；除此之外，对于建筑性能化设计在跨连体超限高层建筑中的应用进行深入研究。
关键词：连体结构；钢中心支撑核心筒；性能化设计
1 工程概况
云南某商业中心项目，达22.6万m²的整体面积，其中，16万m²为塔楼（共两栋）：其一作为AAAAA级办公楼，高207.25m，达45层；工程还包括一个五星级酒店，高153.85m，达36层；二者之间的空中连廊设在标高93.4m的高空，由高度为13.15m的连接体构成，连接体共分2层；裙房共4层，达23.5m的高度，设在酒店塔楼下部，只不过，酒店塔楼与裙房之间的防震带必须完全脱开。在最下面，拥有深度21m，轮廓为（203m X 84m）的地下室，共分4层。设备层建筑及避难层建筑放在酒店8层、21层、23层和办公楼5层、50层、23层、35层。以50年作为使用期，乙类抗震类别达8度，达二级安全等级，以0.50g作为基本地震加速度值，以0.45s为场地特征周期，以Ⅲ类作为场地类别。
2 结构设计难点分析
这项工程为连体建筑，拥有2层高的连接体，在完全不具有功能同质性的两栋超高层塔楼的100m高处进行连接，塔楼结构高差为53.4m，其结构设计面临以下难点：第一，二者结构高度不一，刚度及特征周期不明显，地震条件下能够变形协调、相互牵制是设计分析的关键；第二，二者连接非对称，地震条件下难以同步，存在明显扭转效应；第三，二者功能不一，连体层高度及层数不同，4.3m是办公楼高，3.7m是酒店楼高，为保证结果可靠性。需利用校园结构软件分析；第四，建筑达乙类抗震类别达8度，二级安全等级，以0.50g作为基本地震加速度值，以0.45s为场地特征周期，以Ⅲ类作为场地类别，设计地震力要求较高；第五，高空连体。跨度大，存在明显竖向地震作用，设计结构要考虑这一点。
图1 连体层平面图
3 布置连接体结构
一般而言，弱连接和强连接都是双塔连体结构的主要结构类型，根据连接方式，可将塔楼相互勾连在一起：第一，连接体存在这个端点，一般来说，一边可与结构铰接，一边应是滑动支座；第二，如有必要，两边都弄成滑动支座也可以，以93.4m作为连接体底部标高，不论任何一端作为滑动支座，都必须在支座出预留防震缝，其滑移量必须达标，不然地震作用会导致连接体相互碰撞，产生脱落，影响整个建筑体的幕墙设计、立面效果、使用功能；对比分析各个方案的优劣之后，这项工程的连接方式选择了强连接；因为工程本身为不对称不等高超复杂高层结构，其连接不具有规律性，除了充分考虑承受连廊的载荷力之外，还要考虑塔楼本身的不协调变形和竖向地震力。据此看来，连接体的设计及布置确实是此项工程的关键。
3. 1 做好连桥桁架
利用强连接，保证连桥桁架章协调，让力分布在双塔之上，确保双塔协调变形；将2 榀 2 层高的桁架布置在两层好的连桥上，连接两塔楼。连桥桁架的一端在塔楼内，深入核心筒，连接起来，在塔楼连体层的腰桁架上方连桥桁架的另一端，为实现内力均匀，连桥桁架要向下延伸，如图（图11）所示；H1 000 × 700 × 40 × 40是连桥桁架的上下长，700 × 65 的圆钢管作为桁架斜杆。
3. 2 支起连体层
发生大型地震时，连接体也应当能够有效传递水平力，基于这一需要，塔楼的变形应当协调起来，使用2oomm厚的楼板作为连接体的顶层和底层，将180mm厚的楼板作为中间层；除此以外，楼板水平力的传递还需要在各层连接体之间布置交叉水平支撑；在支撑下翼布置附加支撑，以保证水平支撑的稳定性。
3. 3 连体层环带腰桁架
连体层整体性的加强，可以通过设置环带腰桁架的方式来完成。桁架高达2层，与连桥形成结构加层；建筑要求不可在连廊通往塔楼的通道上设置斜撑，环桁架在连接体处不可封闭，建筑工程选择了专家所说的密柱形式进行施工，以满足相关要求；整体性若想进一步提升，则还要改善连接体部分外柱的受力均匀性，以增大拉倾覆力矩，在连接体设备层或下一层设环带腰桁架，尽可能减少层层连接带来的层刚度比和承载力比，调整空腹桁架的竖向力。
4 计算分析结构
4. 1 分析软件概述
综合分析连体结构的小震弹性，可以使用SWATWE分析法以及MIDAS分析法，其中，分析小震的动力时程、中震的弹性，计算大和小震的不屈服都要使用SATWE；综合分析单塔结构的小震弹性可以使用SATWE以及ETABS，综合分析连体结构的中震弹性及计算中震不屈服可以使用SATWE；分析连体结构大震弹塑性可使用PEＲFOＲM 3D；分析关键节点有限元可以使用ABAQUS；分析连续防倒塌可使用MIDAS。
4. 2 地震作用
以案评报告取值为依托，即计算小震所需的水平地震影响系数为这一取值，以0.175作为安评报告提供的最大最大值；选择规范的地震动参数来计算中震和大震；奔向工程因自身特性，所要考虑的典型地震作用为竖向地震，在组合荷载时，应当对水平地震条件下的荷载组合及竖向地震条件下的荷载组合进行深入研究。
5. 3 分析结果
根据上述分析来看，这一建筑工程就是标准的双塔连体及单塔结构进行性能化比较；分析和计算连体结构的主要使用MIDAS以及SATWE，具体计算周期详见下表（表1）；根据表（表1）来看，利用上述软件计算得出的周期极为相近，前3阶多为平动震型，第四阶为扭转震型；在连体结构刚度方面，使用上述软件评估的结果具有高度一致性。
6 结求语
综上所述，因这次建筑工程是超高层结构，且需要极为复杂的双塔连体作为支撑，其框架类型以“钢管混凝土柱框架-钢中心支撑核心筒-连体钢桁架结构”为主要核心。其设计理念是中心支撑以钢为主，进行耗能梁跨设计，与偏心支撑具有类似性，但可以避免偏心支撑而产生的复杂构造以及成本控制问题；在这项工程中，连接都是高位连体，连体层平面极为复杂，建筑促进层数超高，还极度不规则。基于此。连体结构设计应当采用结构性能化设计方法，对结构性能化目标的合理性进行验证，确保结构经济性的同时。也能提升结构质量，保证结构安全性。
参考文献：
[1]津湾广场9号楼主楼超限高层建筑结构优化分析[J]. 陈志华，姜玉挺，张晓萌，林昊，袁福鼎. 建筑科学. 2017（01）
[2]某超限高层建筑结构动力弹塑性分析研究[J]. 李建荣，高群，孙业华. 山西建筑. 2014（36）
[3]杭州某超限高层建筑结构多遇地震下弹性分析[J]. 李丽，岑伟，金振奋，沈金，肖志斌. 浙江建筑. 2017（01）
论文作者:陈云贵
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第14期
论文发表时间:2019/6/11
标签：桁架论文; 结构论文; 塔楼论文; 建筑论文; 支座论文; 工程论文; 环带论文; 《建筑模拟》2019年第14期论文;