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1、连体论文笔记一、大底盘双塔连体结构的抗震性能研究 宋娟-硕士大底盘双塔连体高层结构建筑外形独特，不但可以有效地利用空间资源，提高地面资源的利用率，同时还可以满足投资者多功能的使用要求，因此，大底盘双塔连体结构日益成为城市高层建筑中的热点。本文在查阅和阅读了国内外有关大底盘双塔连体结构资料的基础上，对大底盘双塔连体结构的动力特性以及地震响应进行了深入的研究，为这类结构的设计提供了依据，并为进一步的研究打下了基础。论文的研究内容主要包括如下六个方面：（1）利用 ANSYS 软件建立了一栋大底盘等高双塔连体结构三维实体有限元模型，并验证了该模型与计算方法的正确性。（2）利用 ANSYS 软件建立了三

2、维实体大底盘等高双塔连体结构模型，对结构的动力特性进行了分析，研究结果表明：连接体对大底盘等高双塔结构的低阶振型影响较大，而对高阶振型影响较小。连接体支承方式的变化对结构的动力特性低阶的影响较小，而对高阶的影响相对较大。连接体刚度差异变化对对称结构振型的影响不明显。（3）利用 ANSYS 软件建立了三维实体大底盘不等高双塔连体结构模型，对其结构动力特性进行分析的结果表明：连接体的设置对结构的各阶频率和振型均有很大的影响，同不设连接体时相比，设置连接体后，结构各阶振型对应的周期均减小，刚度增强。对于大底盘不等高双塔连体结构，连接体位置变化对结构振型的影响不明显。（4）采用振型分解反应谱法，对大底

3、盘等高双塔连体结构的地震响应进行了分析，结果表明：由于大底盘登高双塔连体结构中两塔楼的相互影响很小，有无连接体以及连接体位置的变化对大底盘等高双塔连体结构的动力反应影响较小。提出大底盘等高双塔连体结构的薄弱环节是塔楼，而不是连接体。（5）采用振型分解反应谱法，对大底盘不等高双塔连体结构的地震响应进行了分析，结果表明：连接体对于地震作用下的楼层剪力影响明显。设置较强连接体后，刚度突变使塔楼与连接体相连接的上楼层比下楼层的剪力要大很多。提出对于大底盘不等高双塔连体结构，塔楼间的裙房上部楼盖受力较大，为结构的薄弱环节，在设计时应注意加强。6）采用时程分析法，对大底盘双塔连体结构进行动力响应分析的结果

4、表明：对于大底盘等高双塔连体结构，连接体的连接作用不大；而对于大底盘不等高双塔连体结构，连接体将减少结构顶部的动力响应。无论大底盘等高双塔连体结构还是大底盘不等高双塔连体结构，结构在 ELCENTRO 地震波作用下顶层位移与加速度比 Taft 地震波作用下顶层位移与加速度都要大，而且不同地震波作用下顶层最大位移与加速度出现的时刻不相同。对大底盘不等高双塔连体结构的变化阻尼比研究表明，随着阻尼比的减小，结构的响应随之增大，提出通过设置阻尼器来有效地减小建筑物的地震反应。二、大底盘双塔连体复杂高层结构的连接体设计 建筑结构-20022.1 刚性连接此种连接的连接作用最强 。 它最显著的特点就是 ：

5、 加强了两个塔楼之间的联系 ， 使整个结构形成一个整体共同工作 ， 使结构的整体性得到加强 。 刚性连接时 ， 连接体既要承受自身的荷载 ， 又要协调两塔 楼在竖向和水平荷载作用下产生的变形 。连接体与塔楼相连接 的位置会产生较大的内力 （ 包括弯矩 、 剪力 、 扭矩和轴力 ） ， 且上 、 下弦杆所承担的弯矩和轴力还会引成非常大的整体剪力和弯矩 。 因此 ， 刚性连接要求连接体部分要具有很高的强 、 刚度 。 采用此种连接方式时连接体支座的处理也非常重要 ， 它的正确处理是使得连接体能协调左 、 右塔楼一起共同变形的保障 。 所以 ， 连接体与主体塔楼的连接要特别加强 ， 连接体可采用型钢

6、混凝土梁 、 钢 梁 或 者 钢 桁 架 ， 型 钢 应 延伸至主体结构 并与主体结构可靠锚固 。 连接体的楼板应适当加厚 ， 且适当提高其配筋率 。 与连接体相连的主体塔楼的竖向 、 水平构件也宜 适当加强 ， 当与连接体相连的主体塔楼的竖向 、 水平构件为钢筋混凝土构件时 ， 构 件 内 部 宜 设 置 型 钢 ， 并使连接体与其加强锚固 。2.2 铰接连接此种连接方式也属于强连接 。 它释放了上 、 下弦杆端部的弯矩 ， 使端部杆件的内力减小 ， 从而连接处的设计变得相对简单 。 但由于连接体端部杆件的负弯矩变为零 ， 使得连接体的跨中正弯矩增大 ， 同时它也使连接体对左 、 右塔楼共同

7、协调工作的作用降低 。2.3 滑动连接刚度较弱的连接体 ， 即使与主体结构采用刚性连接也不能协调左 、 右塔楼的变形 ， 此时应该采用滑动连接方式 。 此种连接方式属于 弱连接 ， 它可以把连接体与主体结构连接的两端均做成滑动连接 ， 也可以是一端铰接 、 一端滑动连接 。 采用滑动连接时 ， 连接体受力较小 ， 但 它 不 能 再 协 调 左 、 右 塔 楼 的变形 ， 连接体和双塔基本上处于 单 独 受 力 状 态 ， 整 个 “ 连 体 结构 ” 仅仅是一种形 式而已 。 在荷载作用下 ， 连接体滑动端存在一定的滑移量 ， 因此在设计滑动支座时存在一个非常关键的问题 ： 设置限复位器并给

8、予预计 的 滑 移 量 ， 从 而 防 止 主 体 塔楼与连接体发 生碰撞或连接体的滑落等造成结构破坏 。 滑动连接适用于连接体跨度较小 、 位置较低的情况 。从图中和计算结果表明 ： （ 1 ） 三种连接方式的前 18阶周期和振型质量参与系数变化相对很小 。 （ 2 ） 三种连接方式的结构扭转为主的第 一自振周期与平动为主的第一自振周期之比分别为 ： 0.78 、0.773 、0.772 ， 表明连接体连接方式的变化 对整体结构的抗扭转刚 度影响较小 。 （ 3 ） 由于结构对称 ， 仅出现微弱的平扭耦合振型 。 同时 ， 某些高阶振型的质量参与系数较大 ， 这些高阶振型在抗震计算时均不能忽

9、略 。 （ 4 ） 三种连接方式均选择18个振型参与组合进行计算 ， 所选振型的X 、Y 方向的有效质量参与系数均达到 95% 以上 。 这表明所选择的振型个数满足高规 25.1.13条第3款 ： “ 复杂高层在进行抗震设计时 ， 对于多塔结构的振型数不 应小于塔楼数的 9倍 ， 且计算振型数应使有效质量参与系数不小于总质量系数的 90%（ 1 ） 三种连接方式左右塔楼X 、Y 方向的顶点位移 ， 位移曲线相差不是很大 。 这说明连接体连接方式的变化对结构的楼层侧移影响不是很大 。（ 2 ） 三种连接方式上部塔楼 X 向楼层最大位移与平均 位 移比最大值分别为 1.007 （ 第 815 层

10、） 、1.007 （ 第 818 层 ） 、1.007 （ 第815层 ） ， 均未超过1.2 的限制 ； 上部塔楼Y 向楼层最大位移与平均 位 移 比 最 大 值 分 别 为 1.005 （ 第 1723 层 ） 、1.005 （ 第 1023层 ） 、1.005 （ 第1723 层 ） ， 均未超过1.2 的限制 。 可见 ， 连接体连接方式的改变 ， 对结构的扭转效应影响很小 。(3)层间位移角曲线上在设置连接体 位置无明显拐点出现 。 可见 ， 连接方式的变化 ， 对结构的最大层间位移角影响很小 。（ 4 ） 三种连接方式的X 、Y 向楼层剪力变化很小 。 连接方式对结构的楼层剪力影响

11、很小 。（ 5 ） 由表 2 可知 ， 三 种 连 接 方 式 的 连 体 中 部 桁 架 转 换 梁 的内力变化较大 ， 对于转换梁两端弯矩方式三最大 ， 方式三与方式一基本相等 ， 方式二梁两端弯矩最小 （ 等于零 ） ； 转换梁跨中弯矩三者变化不大 ； 对于梁两端剪力算方式一最大 ， 方式三与方式一基本相等 ， 方式二梁两端剪力最小 ； 跨中剪力三者变化不 大 。 三 种 方 式 的 连 体 中 部 桁 架 承 托 柱 的 内 力 变 化 较小4.2 连接体结构形式方案比较通过ETABS 有限元分析软件 4的最大应力分析结果和表3可以得出 ： （ 1 ） 九种桁架方案各构件的最大应力值均

12、在规范允许范围内 。 （ 2 ） 桁架最大弹性挠度前4种方案比后5种方案计算结果要大 ， 后5种方案比较接近 ， 其中方案九最小 。 且九种方案的最大弹性挠度均满足现行设计规范的要求 。 （ 3 ） 比较用钢量 ： 方案五和方案七比较理想 。 （ 4 ） 从建筑立面效果和使用功能来看 ： 方案六和方案八较好三、某空中连体塔楼结构设计工程抗震与加固改造-10故在较低的高层建筑中 ， 空中连体结构采用刚性连接 具有整体性好 、 方便施工 、 节约工程费用等优点 ， 是行之有效的 ， 可为同类工程项目提供有意义的参考 。在 1 995 年的日本阪神地震中 ， 其架空连廊的震害情况表明 : 跨度大、

13、位置高的连廊容易发生严重破坏 ; 架空连廊偏心设置在建筑物端部时对抗震 不利 ;根部刚接的连廊在地震中塌落的比较少 ， 但一旦破坏塌落则主体结构破坏较严重 ; 根部滑动连接的连廊在地震中容易塌落 ， 但滑动连接的连廊破坏塌落对主体结构影响小4 构造措施空 中 连 体 结 构 设 计 中 主 要 采 取 了 以 下 构 造 措施 :(1 ) 空中连体结构的楼板与相连的塔楼楼板整体浇注 ， 板厚加大 ， 且采用双层双向配筋加强 ;(2) 作为空中连体结构支撑构件的框架柱其等级由 4 级提高到 3 级 ， 箍筋沿柱全高加密 ， 适当提高柱子的配筋率 ， 以增强抗震性能 ;(3 ) 加强与空中连体结构

14、层相邻的上下层的竖向构件， 提高其承载能力及延性 ， 并对相应节点进行加强 ;( 4) 通过适 当 增 加 梁 截 面 的 高 度 ， 并 在 梁 支 座处加腋， 减少了梁跨中的挠度值 ， 以满足人员活动的舒适感;四、某大底盘双塔连体高层结构抗震性能分析和设计 建筑结构-10某 工业研发大楼为具有两个连接体的双塔连体建筑, 属于特 别不规则的 高层建筑 结构。 通过振 型分解反应谱法、动力弹性时程分析以及在罕遇 地震作 用下的 静力 弹塑性 Pushover 分析, 对该 工程 的结构 抗震 性能进 行评估, 考察塑性铰的发展机制, 并针对薄弱部位采取相应的加强措施。楼层层间刚 度比结果见图

15、4, 由 于连接体处的刚度突变, 层 10 12、层 20 22 为计算薄弱层, 相 应于地震作用标准值的地震力应乘以 1 15 的增大系数。五、某大底盘双塔连体高层结构抗震性能分析和设计 建筑结构-10六、高层建筑结构柱轴压比限值控制研讨 建筑科学-01七、高层钢框架结构抗震设计最佳刚度分布研究 建筑科学-141 ) 本文对比了 5 种不同刚度分布的 18 层消能减震结构， 得出以下分析结果:抛物线分布呈弯曲型变形， 结构上部的位移响应值较大， 速度和加速度响应值较小， 且阻尼器的塑性变形倍率在上部楼层很大， 耗能过于集中 ， 故减震效果不好 。星星分布结构位移 、 速度和加速度地震响应值都

16、较小， 但结构上部少数楼层阻尼器未被利用到，没有耗散能量， 故减震效果一般 。 A i 分布结构位移 、 速度和加速度地震响应值都较小， 且各楼层的阻尼器都发挥了作用 ， 耗能均匀， 故减震效果好 。均匀分布结构位移 、 速度和加速度地震响应值都较小， 但结构上部较多楼层的阻尼器没有发挥作用 ， 且实际工程中难以实现刚度均匀分布 。线性分布结构位移 、 速度和加速度地震响应值都较小， 但结构上部少数楼层阻尼器没有发挥作用 ， 没有耗能， 故减震效果一般 。2) 从能量耗散的角度看， 刚度分布为 A i 分布的消能减震结构减震效果最为明显， 特别是结构上部楼层 。3 ) 根据 A i 刚度分布建立的实际算例 模型与该模型相应的多质点系模型在 2 个地震波作用下的地震响应值吻合较好， 但与理想 A i 刚度分