2) 连接体部分受力复杂, 是结构的关键部位。 在水平荷载作用下, 连接体要协调两侧结构的变形, 承受较大的平面内力。另外, 由于连接体跨度较大, 除竖向荷载外, 竖向地震作用的影响也较为明显。
3) 连接体与两侧结构的支座连接是连体结构设 计的另一关键问题, 具体的连接方式有刚性连接、铰 接和滑动连接, 不同的连接方式有不同的受力特点, 对主体结构受力也有不同的影响。
Abstract: T his paper is about the desig ning o f a s double- tow er co nnected structure, indicat es some key po int s of double- tow er connected str ucture designing, such as tor sion effect, co nnecting str ucture and end- suppor t of connecting structur e1 Some designing ideas and enhancing measure ar e intro duced in this pa per, fo r ex ample, the connecting st ruct ur e is designed fo r elastic per for mance and end suppor t o f connect ing st ructur e is designed fo r no n- yielding per for mance in ear thquake of seismic for tificat ion intensit y, the slab of connecting str ucture is enhanced by steel plate, the steel structure ex tends into the main structur e for a frame span1 Keywords: do uble- tow er connected st ructur e; steel t russ; per for mance- based desig n
震加速度时程曲线最大值为 18 cm/ s2 , 二者比值为 49/ 18= 21 72。计算得的地震内力与其他荷载进行 组合, 分项系数按规范取值, 但不再进行内力调整。 构件承载力校核时材料强度取设计值。
图 2 是桁架平面布置图, 图 3 是桁架立面图和 杆件编号。对各种荷载组合下桁架构件应力比进行 计算, 边桁架 T R1 和中桁架他 T R2 的构件应力比 和荷载工况见表 6、表 7。应力比最大的构件是端跨 受压斜腹杆, 其中边桁架的 T R1 该构件最大应力比 为 01 73, 设计工况为中震弹性工况, 中桁架 T R2 的 最大应力比为 01 88, 荷载工况为竖向荷载工况。此 结构充分说明连体结构扭转效应明显, 边桁架由于 位于结构周边, 地震作用产生的内力较大, 而中桁架 由于工程所在地设防裂度较低为 6 度, 竖向荷载是 结构设计的控制工况。
图 1 建筑剖面
连体两侧的单体采用钢筋混凝土框架结构, 连
Indust rial Const ruct ion V ol1 40, Supplement, 2010
体采用钢结构。沿连体的北侧、中向和南侧分别布 置 3 榀纵向桁架传递竖向荷载。主体结构在连体相 交处各设 3 根型钢混凝土柱作为桁架的支座。为配 合建筑立面要求, 桁架不设竖腹杆, 仅设斜腹杆和 3 个楼层标高处的水平弦杆。为保证连体结构向两侧 结构传力连续, 桁架两端单体各一跨柱距内沿桁架 方向采用型钢混凝土结构, 型钢混凝土结构一直延 伸至基础。桁架腹杆和上下弦杆均采用焊接 H 型 钢。在保证承载力的前提下, 为方便施工和简化节 点构造, H 型钢的强轴均位于桁架平面外。
关键词: 连体结构; 钢桁架; 性能设计
DESIGN OF A DOUBLE-TOWER CONNECTED STRUCTURE
Liu zhibin ( East China A rchitecture Desig n& Research Institut e1 Co1 , L td, Shang ha
01 45
01 44
01 73
01 39
01 47
01 51
表 7 中桁架 TR2 杆件应力比
杆件号 竖向荷载
X R1
X R2
X B1
1概 况 本工程位于 东南沿 海某市, 地 下 2 层, 地 上 5
层, 地下室为车库, 地上部分为 商业娱乐及航 模展 示。本建筑 1 层~ 3 层由 2 个独 立的单体结构 组 成, 2 个单 体 的大 小 分别 为 281 1 m @ 371 4 m 和 281 1 m @ 221 9 m 。从 4 层楼面开始到屋面, 每层通 过一个跨度为 391 3 m 、宽度为 281 1 m 的连体连接 在一起, 连体共 2 层高, 跨越 4 层和 5 层。连体结构 由 3 榀桁架组成, 桁架高度为 2 个层高, 桁架之间由 楼面钢梁和组合楼板连接。图 1 为整体结构的典型 纵剖面。
3 连体结构设计原则和采取的措施 根据上述连体结构的特点及本工程的 具体情
况, 采用以下方法和措施对本连体结构进行设计。 31 1 加强各单体和整体结构的抗扭刚度
在建筑许可的前提下, 结构布置使各单体的自 振周期和楼层抗侧刚度尽可能相近, 加强结构周边 构件, 减小整体结构的扭转效应。结构整体计算时, 采用 两 种 程 序 进 行 比 较, 其 中 以 中 国 建 研 院 的 SA T WE 作为 主要 计 算程 序, 以 美国 CSI 公 司 的 ET ABS 校核 SA T WE 计算结果。
某工程连体结构设计
刘志斌
( 华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200002)
摘 要: 介绍了一五层强连体结构的设计过程, 指出 连体结构设计时需注意的问题, 如连体结构扭转效应 大、连接体和连接体支座是设计的关键点等。同时介绍了本结 构设计中 的思路和采 取的加强 措施, 对 地震作 用效应, 连接体和连接体支座分别采取中震弹性和中震不屈服 的不同性 能目标, 并采取了 连接体楼 板采用钢 板加强、连体钢结构向主体结构内延伸一跨的加强措施。
( 650 @ 400 @ 30 @ 40)
XR 3
600 @ 400 @ 16 @ 20
注: 括号内数值适用于桁架 TR2。
钢材等级 Q 345B Q 445B Q 146B
Q 246B
Q 346B
表 6 边桁架 TR1 构件应力比
杆件号 小震 @ 11 5 中震弹性
X R1
X R2
X B1
X B2
楼层号 SATWE ET A BS
F01 F02 F03 F04 F05 41 89 41 52 31 80 21 58 11 33 41 81 41 44 31 72 21 55 11 29
31 3 连接体设计 对于桁架连接体, 采用以下两种方法计算其水
平地震作用在各桁架构件中产生的内力, 并按其包 络值进行构件承载力校核。 31 31 1 小震内力放大 11 5 倍
表 3 楼层地震剪力( @ 103 kN) - X 向
楼层号 SATWE ET A BS
F01 F02 F03 F04 F05 41 17 31 87 31 36 21 52 11 44 31 85 31 60 31 15 21 38 11 34
表 4 楼层地震剪力( @ 103 kN) - Y 向
工业建筑 2010 年第 40 卷增刊 239
征周期为 01 45 s。50 年一遇的基本风压为 01 5 kN/ m2。
2 连体结构设计特点 根据文献[ 1- 2] , 连体结构设计有以下特点: 1) 较其他结构, 当风和地震作用时, 连体结构扭
转振动变形较大, 扭转效应明显, 且随两塔的不对称 性的增加而加剧, 在设计时需特别引起重视, 各单体 之间应具有相同或相近的特性。
表 2 结构整体抗侧刚度
楼层号
F 05 F 04 F 03 F 02 F 01
楼层抗侧刚度 与上层刚度比
K i/ ( k N # m - 1) 11 30 @ 107
K i/ K i+ 1
61 49 @ 106
01 50
11 07 @ 106
01 16
81 67 @ 105
01 81
91 01 @ 105
4 层楼面以上由于连接体的存在, 整体 结构沿 连接体方向( Y ) 向在 4 层楼面上下出现刚度突变,
24 0
表 2 是整体结构各楼层抗 侧刚度。从 表中可以看 出, 连体以下 3 层结构的抗侧刚度均小于其上 3 层 平均抗侧刚度的 80% , 均属于 规范所述的薄弱层, 计算时, 对该 3 层的水平地震剪力均放大 11 15 倍。
表 1 结构自振周期
周期 SAT WE
T1 ET ABS SAT WE
T2 ET ABS SAT WE
T3 ET ABS
单体 1 11 50 11 39 11 36 11 32 11 23 11 13
单体 2 11 56 11 52 11 45 11 46 11 32 11 25
整体 11 53 11 53 11 33 11 31 11 28 11 28
本结构体系由于连体上下结构刚度和承载力突 变较多, 在连体结构下部若干层形成薄弱层, 属于竖 向不规则结构。
本工程所在地抗震设防烈度为 6 度, 设计基本 加速度为 01 05 g, 设计地震分组为第一组, 水平地震 影响系数最大值为 01 04。场地类别为 Ó 类, 场地特
作 者: 刘志斌, 男, 1975 年出生, 工程师。 E - m ail: l iu_zhib in 1975@ yahoo1 com1 cn 收稿日期: 2010- 02- 26