CN102587692B - 混合连体超高层结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明属于结构工程技术领域,具体涉及一种混合连体超高层结构体系,包括主体塔楼1、采用强连接方式的连接体2,以及采用弱连接方式的连接体3,其特征在于:所述主体塔楼1采用刚度与质量布置较为对称的筒体结构或框架-核心筒结构;所述采用强连接方式的连接体2为沿楼面布置的水平钢桁架、沿竖向的斜腹杆共同组成的空间桁架,空间桁架与主体塔楼的核心筒进行可靠刚性连接;所述采用弱连接方式的连接体3为单层轻质钢桁架通过隔震支座与主体结构相连,连接体与塔楼之间预留足够的空间,以避免连接体与塔楼在大震作用下发生碰撞。本发明提供的混合连体超高层结构体系适用于多连体的超高层结构体系,它具有结构刚度可调范围大、整体结构变形小、地震耗能能力强、震后便于修复等一系列优越的特性,是一种优越的连体高层结构体系。

Description

混合连体超高层结构体系
技术领域
本发明属于结构工程技术领域,具体涉及一种混合连体超高层结构体系。 
自有楼房以来,由于楼与楼之间存在联系的不便,人们在楼与楼之间架设连廊,将楼联系在一起,方便不同楼之间人们的联系,这就是最初的连体建筑。我国古代的许多门楼,如南京的中华门、北京的天安门,其下部有一个通道,把两边建筑分开,但上部却连为一体,其本质上就是连体建筑。 
上个世纪八十年代开始,特别是九十年代到本世纪初,一批现代高层建筑以全新的面貌呈现在大家面前。业主和建筑师为满足建筑造型以及建筑功能等多方面的要求,设计了众多体型复杂和内部空间多变的高层建筑。其中就包括连体架构。现代意义上的连体建筑首推法国的新凯旋门,其后的代表性连体建筑为当时世界上最高的建筑一吉隆坡石油双塔大厦。上述两个建筑实际上代表了连体建筑的两种类型,即“凯旋门式”和“连廊式”,相对而言,“凯旋门式”连体建筑的连接体部分宽度较大、高度较高,对塔楼的约束力强,可以有效增大结构的整体刚度和整体稳定性,“连廊式”连体建筑的连接体部分宽度较小、高度较低,对塔楼的约束力弱,对结构的整体刚度影响较小。 
近十几年来,高层连体结构的发展越来越快,这种结构形式的建筑造型独特、结构新颖、高新技术含量大,属于“高、难、精、尖”的大型项目,从而越来越受到工程师门的关注。高层连体结构一般由两个或多个塔楼与设置在一定高度处的架空连接体组成。塔楼的结构形式同普通单幢高层建筑,可以是框架结构、框剪结构、剪力墙结构、框筒结构等。连接体可以是单层、几层,也可以是十几层甚至更多,结构形式灵活多样,可以是钢结构、型钢混凝土结构、预应力混凝土结构等;可视工程具体情况决定。连接体的设置一方面方便了不同建筑之间的联系,另一方面也形成独特的建筑造型,这使得连体结构深受建筑师的青睐。 
除建筑造型的别致外,连接高层建筑的广泛应用,还有许多其他的优点,如有利于防火、有利于形成共享空间以及增强结构的整体刚度等。 
高层建筑的防火问题已经成为一个世界性的难题,火灾造成的事故屡见不鲜,连体高层建筑相对非连体高层建筑,有利于防火的原因有:(1)连体高层建筑多了疏散通道,火灾发生时人们不必全部向底层疏散,而是可以通过连接体向其他塔楼疏散;(2)火灾发生时,消防队员可利用未发生火灾的普通电梯,达到起火塔楼的楼层附近,通过连接体迅速方便的进入火灾现场进行灭火和救援工作;(3)消防用水不足时,通过连接体向其他塔楼取水,不但方便快捷,而且有较为充足的消防用水保证。 
高层建筑存在内部拥挤、邻里沟通不便等交往方面问题,连体高层建筑对解决这个问题起到很好的作用。塔楼间的连接体,可以使人们非常方便的从一个楼去另一个楼,而且可以结合建筑功能设置休闲娱乐场所、休憩观景等公共活动空间,方便人们的交往与生活。 
建筑高度的增加使结构的侧向刚度降低,连接作用强的高层连体结构将分散的塔楼连成整体,使整体刚度得到提高,可以有效减小结构侧向位移,增加结构的整体稳定性。从结构总体概念而言,只要处理好连接体与塔楼的受力关系,做好抗震概念设计和计算,防止水平地震下的结构扭转破坏和竖向地震作用下连接体自身的破坏,是 有利于结构整体稳定性很抗震抗风性能的提高的。 
尽管连体建筑有防火、便于住户交流、增强结构稳定性等方面的优点,但相对于非连体建筑,连体建筑将两个甚至多个塔楼通过连接体连接成整体,这些塔楼的动力特性不完全一样,在地震中得反应也有不同,连接体及其相邻部位受力复杂,常常在地震中造成较为严重的震害。 
1976年的唐山大地震中就有许多架空连廊震害的实例,1999年的台湾集集地震中也有架空连廊破坏的实例,1995年的日本阪神地震中,也有许多连廊发生破坏和坍塌的例子。 
通过上述地震的震害研究,我们得到以下启示: 
(1)跨度较大、位置较高的架空连廊容易发生严重破坏,跨度小、高度低的架空连廊震害较轻或基本没有破坏; 
(2)两个建筑高度不同,连接两个建筑的连廊容易严重破坏; 
(3)架空连廊与两边建筑主体的连接方式不同,连体结构的破坏情况不同,连接较强的连廊在地震中塌落的比较少,但一旦拉断塌落,这主体塔楼破损较严重,连接较弱的连廊在地震中容易发生塌落,尤其是连廊搁置在主体结构牛腿上的连接体更容易塌落,但该连接体的破坏对主体塔楼的影响较小; 
连体结构的体型复杂,因此受力也比一般结构复杂。连体结构尤其是超高层连体结构特别需要关注的问题有:结构的扭转效应、连接体两端结构连接方式。 
在风或地震作用下,连体结构除产生平面变形外,还将产生扭转变形,这种扭转效应随塔楼不对称性的增加而加剧。此外,塔楼之间还可能产生相向或相离的运动,该振动形态是与整体结构的扭转振型耦合在一起的,此时连体部分结构受力很不利。 
连接体的加入使得结构的扭转振型成分增多,并提前出现;对于对称结构,出现对称振型与反对称振型;对于非对称结构,则不存在对称与反对称振型,但存在同向与反向振型;对于主体结构存在偏心的连体结构,存在斜向振动,扭转效应明显。对于对称连体结构,连体平面外振型的周期要大于单体结构,连体增加的质量使周期增大的影响大于连体提供的刚度使周期减小的影响;连体平面内振型周期小于单体结构,连体提供的刚度使周期减小的影响大于连体增加的质量使周期增大的影响;对称连体结构中,增加连体的刚度能增大连体平面内整体结构的刚度。对于对称连体结构,连体在两个方向上的作用是不同的。连体平面外则位移增大,且随着连体位置的升高单调增加;连体平面内,位移减小,连体与主体塔楼间具有框架效应,且这种作用存在极值点,也就是当连体位于某个楼层时,整体结构位移达到最小值。连体平面内,连接体所在楼层的层间位移角明显减小,并且连体结构的最大层间位移角均小于单体结构的最大层间位移角。对于非对称结构,连体的耦合作用,使得扭转效应较为显著,当主体塔楼存在较大偏心或主体塔楼非对称性增加时,更加需要注意连接体与塔楼之间的连接方式。 
塔楼与连接体的连接方式对主体塔楼与连接体结构的受力、变形性能均有很大影响。目前通常将塔楼与连接体的连接方式分为:(1)强连接;(2)弱连接。 
强连接的连接方式要求连接体结构本身具有足够的刚度,能将主体塔楼连接为协调受力与变形的整体。一般认为两端刚接、两端铰接的连体结构属于强连接结构。强 连接的连接方式在结构设计时就要做到真正使塔楼连为整体,完全协调受力。此时连接体除承受自身重力荷载外,更主要的是承担协调连接体两端的变形及振动所产生的作用效应,因此连接体同塔楼的连接处受力较大,构造处理较复杂。 
强连接的连接方式对塔楼的变形有明显的约束作用,能减小塔楼的层间位移角,但这种连接方式对结构常常产生一些不利的影响,其中主要有:(1)连接体的偏置加剧结构在地震作用下的扭转效应;(2)各层抗侧力刚度变化很大,形成多个薄弱层与应力集中;(3)抗侧力刚度变化很大需要刚性转换层,转换层中的受力复杂,并影响竖向荷载在抗侧力构件中的传力路径和结构的内力分布;(4)由于收缩、徐变等非荷载效应的影响,塔楼间将出现竖向变形差异,引起连接体部分显著的附加内力,结构出于不利的受力状态。 
基于实际工程的振动台试验包括上海交银大厦、上海证券大厦、北京UHN国际村等对理论分析做出了重要补充,揭示了连体结构在不同地震下的震害。理论、试验与实践研究成果表明:采用强连接的方式时,整体动力特性上,连体结构平扭耦合作用较强,对称连体结构受力比非对称结构受力简单;连接体本身及上下楼层受力复杂,需作精确分析,连接体所在楼层层间刚度并非越大越好。 
高层建筑在施工期和正常使用期内,除受恒载、活载、风荷载、地震作用等作用影响外,还会受到非荷载作用的影响,而非荷载效应会引起结构的附加内力,若忽略其作用,会引起结构和非结构构件的破坏,影响结构的正常使用。混合结构内筒和外框架截面形式不同,混凝土收缩和徐变引起结构竖向变形差异,导致幕墙、隔墙、机电管道和电梯等非结构构件受损,造成耐久性和建筑外观方面的问题、水平构件产生附加内力。通过施工补偿的方式可以减小塔楼间的竖向变形差异,施工阶段连接体与主体塔楼的连接时间延后等方式,也可以减小采用强连接的连接方式引起的附加内力,但随着连接体数量的增加,施工难度也逐渐增大,施工期间结构的稳定性差,此外施工进度也会受到明显影响。 
弱连接的连接方式是解决连体结构受力复杂的重要思路。其基本原理是当塔楼自身水平刚度足够,通过释放塔楼与连接体之间的约束释放复杂内力。弱连接的连接方式使塔楼间的相互作用很弱,可按单塔结构进行简化分析,分析时在塔楼与连接体的连接处施加集中荷载。一般认为连接体一端与塔楼结构铰接,一端做成滑动支座,或两端做成滑动支座都属于弱连接结构。塔楼与连接体之间的作用力在连接支座处得到释放,随之而来的是塔楼之间明显增大的相对位移,这种位移随着结构高度的增加而更加显著。水平荷载作用下,结构呈弯曲变形,随结构高度的增加,主体塔楼自身侧向位移变形的控制将相当困难。当连体位置较高时,对支座变形能力要求更高,连接支座的设计更加困难,对支座的可靠性要求也更大。 
弱连接的连接方式将连接体通过支座直接搁置在主体塔楼的柱顶,从框架柱外伸一个大牛腿,为支座提供足够的滑移量,防止连接体在罕遇地震下发生塌落或与主体塔楼发生碰撞。对于结构高度大、连接体数量多或是连接体位置高的建筑,这种支座滑移与结构侧向变形的控制将成为重要困扰,过大的牛腿与支座不仅破坏建筑视觉的美观,甚至有可能影响建筑的使用功能。 
从深圳邮电枢纽中心、上海之江大厦的双塔连体,发展到北京当代MOMA、杭州市 民中心的多塔连体,采用弱连接的连接方式的连体结构工程规模越来越大,地震设防烈度越来越高,控制结构变形、确保支座相对行程以避免连体高空跌落等二次灾害的难度也越来越大。 
对于连体次数较少、高度较低的高层建筑,连体的位置一般根据建筑的需要进行设计。对塔楼结构静力和动力性能的影响都可不考虑。对于采用强连接方式的连体,连体的刚度和位置的改变对结构的影响比较复杂。连体刚度的变化对结构的反对称振型和扭转振型有较大的影响,对平动的对称振型没有影响;对非对称双塔连体结构,连体刚度的变化使结构各阶振型的形式发生变化,平动和扭转的耦合更加明显,扭转振型更加丰富,结构整体刚度增强。连体位置的变化对结构的抗震性能也有明显的影响。多连体混合连接的连体结构,连体的位置和数量更加灵活,从而对连体结构性能的调控能力也更强,情况也相应复杂。 
连接体部分结构设计时,若连接体所处位置较高,则需要特别注意风荷载和竖向地震的作用。连接体处在两幢塔楼之间,设计风荷载取值时有必要考虑两建筑形成的狭缝效应,按规范计算的最不利风荷载偏小。连接体的跨度较大时,其楼板体系在满足强度、变形要求的情况下,还要考虑人的走动引起的楼板振动。连接体两端与主体结构刚接的结构,应特别注意加强连接体结构与主体结构的连接构造,这包括水平方向连接与竖向连接的构造。连接体采用弱连接时,一方面要确定支座的预计滑移量,避免支座滑动对主体的损害,另一方面可以通过调整支座阻尼,改善结构的抗震性能。连接体由于两侧塔楼的非荷载作用引起的差异变形,可能对主体结构产生附加弯矩,同时造成自身应力或变形过大,设计中应考虑释放这种应力或变形的措施(如延缓连接体的结构合拢时间),以确保结构的安全性、正常使用性能及耐久性。 
在连接体部位,由于结构跨度较大,连接体部分结构楼层在日常使用中由于人的走动引起的楼板振动问题需要考虑。 
以往,大跨度楼板正常使用极限状态要求通常通过控制楼板的挠度与板跨度比值来实现,这一规定在以往采用常规材料、楼板刚度较大、跨度较小情况下可以满足正常使用要求。但近几年,随着各种新型、高强材料的采用,楼板体系变得更轻柔,在满足强度、变形要求的情况下,大跨度楼板因为日常活动引起的振动问题日益凸现出来。 
近年来连体高层有向“高”、“多”、“难”发展的趋势,即塔楼高度越来越高,连接数量越来越多,连接体布置的非对称性频繁出现,随之而来的结构扭转效应加剧与变形的过大问题也越来越突出,由上述研究可知,单纯的强连接或弱连接方式的结构将越来越不适用。 
混合连体超高层结构体系就是为解决上述问题而提出的。混合连体超高层结构体系是将强弱连接的方式相结合,从而使主体塔楼协同工作,同时又有效改善结构的扭转效应等问题。这种结构体系尤其适用于多连体的超高层建筑。 
本发明的目的,在于提供一种新的结构体系,克服超高层建筑连体结构存在的扭转效应与变形过大的问题。 
为达到上述目的,本发明的解决方案是:提供一种强弱连接的方式相结合的混合连体超高层结构体系,即通过连体的布置对刚度的有效调整,改善结构的扭转效应,控制结构的变形。 
本发明的目的,可以通过以下技术方案实现: 
混合连体超高层结构体系,包括主体塔楼1、采用强连接方式的连接体2以及采用弱连接方式的连接体3,其特征在于:采用刚度与质量布置较为对称的主体塔楼;所述采用强连接方式的连接体2为空间钢结构桁架;所述采用弱连接方式的连接体3为单层轻质钢桁架;所述两种连接体2和3所在的位置依据建筑效果与结构特性的需要进行转换,形成灵活多变的混合连体超高层结构体系,连接体2调整至侧向位移显著地楼层附近,连接体3应用于偏心明显的连接体,从而减小结构在水平地震或风荷载下的侧向位移和扭转效应。 
本发明中,所述各主体塔楼1宜对称布置,各单塔的结构刚度与质量也尽量对称,单塔的结构体系可选用筒体结构、框架-核心筒结构。 
本发明中,所述强连接方式的连接体2采用沿楼面布置的水平钢桁架与竖向的斜腹杆组成的空间桁架,桁架的空间位置可结合塔楼的建筑平面进行布置,从而得到建筑效果与结构效率的双赢。 
本发明中,所述强连接方式的连接体2与主体塔楼1的核心筒进行可靠的刚性连接,连接体的空间钢结构桁架伸入核心筒至少一跨或贯通核心筒,连接部位剪力墙内设置竖向型钢,型钢设置范围为连体部分上下各延伸一层。 
本发明中,所述弱连接方式的连接体3采用单层轻质钢桁架,桁架为沿楼面梁所在高度布置的交叉网格形式的轻质钢结构,钢构件断面的宜为H型或箱型,钢构件之间通过焊接方式进行连接。 
本发明中,所述弱连接方式的连接体3的支座为隔震支座,连接体与主塔间预留足够的空隙,以满足隔震支座的变形要求,防止地震中连接体与主体塔楼发生碰撞。 
本发明中,所述弱连接方式的连接体3通过隔震支座与主体塔楼相连,隔震支座连接主体塔楼的框架柱或剪力墙处外伸的大牛腿与连接体,牛腿所在楼层的框架柱或剪力墙内增加竖向型钢,以加强结构的局部承载能力,牛腿之间采用工字型钢梁进行拉结,提高牛腿的稳定性。 
本发明中,所述隔震支座为铅芯橡胶隔震支座,支座主要由上连接板、上封板、铅芯、多层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、下封板和下连接板组成。 
本发明中,所述弱连接方式的连接体3通过隔震支座与主体塔楼相连,其实施方法在于支座的上连接板与连接体边梁通过高强螺栓连接,支座的下连接板与主体结构的牛腿通过高强螺栓连接。 
本发明中,所述铅芯橡胶隔震支座,其原理在于多层橡胶、加劲钢板构成多层橡胶支座承担建筑物重量和水平位移的功能,铅芯在多层橡胶支座剪切变形时,靠塑性变形吸收能量,地震后,铅芯又通过动态恢复与再结晶过程,以及橡胶的剪切拉力的作用,建筑物自动恢复原位。由于隔震器和阻尼器融为一体,可大大节约建筑空间,降低成本,同时施工简洁方便,工程质量易于保证。 
本发明中,所述强连接方式的连接体2与弱连接方式的连接体3的位置具有可控性,两种连接体(2,3)所在的位置依据建筑效果与结构特性的需要进行转换,形成灵活多变的混合连体超高层结构体系,连接体2调整至侧向位移显著的楼层附近,连接体3主要应用于偏心明显的连接体,从而减小结构在水平地震或风荷载下的侧向位移与扭转效应,使结构达到有利于抗震的状态。 
本发明具有以下有益效果: 
本发明将混合连体引入超高层结构体系中,利用强连接方式协同变形的能力,控制整体结构的水平位移。利用弱连接方式对整体结构刚度与质量影响较小的特点,控制结构地震作用下的扭转变形。利用强弱连接方式分布位置的灵活性,调整结构的受力与变形特性,从而大大改善结构的抗震抗风性能,提高结构的工作效率。 
设计合理的混合连体超高层结构体系在不同烈度地震作用下有不同的地震响应。多遇地震下,结构处于弹性,采用弱连接方式的隔震支座产生少量的可自恢复变形,耗散地震作用下输入给超高层结构的能量,减小地震下的不适感。在设防地震下弱连接的隔震支座产生较大变形,甚至产生部分不可恢复变形,以进行耗能,减小主体与连接体的损伤。同时地震作用后,利用耗能支座变形的自恢复性与便于拆换的特性,可以较为容易的对连接部位进行维护。在罕遇地震作用下,通过强连接方式对变形的约束,减小采用弱连接方式楼层的变形,从而保证采用弱连接方式的连接体不至于掉落。 
本发明提供的混合连体超高层结构体系是针对多连体超高层建筑的一种新型结构体系方案。强弱连接两种方式的结合使结构做到张弛有度,既能使主体塔楼有紧密联系,协同塔楼受力与变形,又可释放不利位置的束缚,以减小局部内力,改善结构扭转作用等。强弱连接方式的合理搭配是多连体超高层体系的一个优越选择。 
图1为本发明的整体结构示意图。 
图2为本发明的实施例1中采用强连接方式的连接体2所在楼层的平面结构示意图。 
图3为本发明的实施例1中采用弱连接方式的连接体3所在楼层的平面结构示意图。 
图4为本发明的实施例1中采用强连接方式的连接体2的空间钢桁架的立体结构示意图。 
图5为本发明的实施例1中采用弱连接方式的连接体3的单层轻质钢桁架的结构示意图。 
图6为本发明的实施例1中采用弱连接方式的连接体3的铅芯橡胶隔震支座的结构示意图。 
图中标号,1为主体塔楼,2为强连接方式的连接体,3为弱连接方式的连接体,4为隔震支座,5为铅芯橡胶隔震支座。 
参见图1、图2、图3、图4、图5和图6。 
本实施例中包括主体塔楼1、采用强连接方式的连接体2,以及采用弱连接方式的连接体3。 
图1所示的连体超高层建筑从建筑布置的角度,主要特征为在整体建筑的中部设有大空间的中庭,该中庭并非贯通到顶,在某些楼层所在处设置了大跨度的楼板或连廊,由于这种楼板或连廊的设置可作为良好的休憩与观景场所,往往为业主与建筑师的所采纳。然而从结构设计的角度,这种设置使得结构的布置变得复杂,同时具有多种可能性。 
这类建筑若采用目前常见的强连接方式形式的结构体系,将出现由于连体偏置产生的扭转效应加剧,出现大量的薄弱层与应力集中,结构的受力状态将非常复杂与不利;若采用弱连接方式,相当于将整体结构分成了两个单体高层塔楼与其间大量的弱连接的连接体,将存在结构各自受力、整体性差、变形增大、高区的连体处支座设计困难等问题。 
研究表明,强连接方式设置在高区时对整体结构的变形协调能力高于设置于低区,偏置的连接体采用强连接时使扭转效应增强,对于主体塔楼抗侧刚度偏差较大的区域,采用强连接方式将造成明显的扭转增强与应力集中。 
本实施例的混合连体超高层结构体系,主要布置形式为:高区位置的连体采用强连接方式,有偏置的楼板或连廊采用弱连接方式,其他位置的连接体根据结构侧向位移进一步调整的需要,选择强连接或弱连接的方式。由于这种连接方式具有较大的可变性,可以根据结构的需要与建筑师沟通进行变换强弱连接形式,且对建筑效果的影响不会很大,是建筑师乐于接受的一种形式,而从结构优化的角度,可以通过这种变换找到扭转效应减弱与变形减小的最佳契合点。 
混合连体超高层结构体系的一种较优的结构形式是:主体塔楼尽量采用自身抗侧刚度较好的框架-核心筒结构或筒体结构;采用强连接方式的连接体2为多层沿楼面布置的水平钢桁架、沿竖向的斜腹杆共同组成的空间桁架,空间桁架与主体塔楼的核心筒进行可靠刚性连接,连接体的钢结构桁架伸入核心筒至少一跨或贯通核心筒,连接部位剪力墙内设置型钢,采用弱连接方式的连接体3为单层轻质钢桁架通过隔震支座与主体结构相连,隔震支座采用铅芯橡胶隔震支座以增强结构的抗震性能,单层轻质钢桁架为沿楼面梁所在高度布置的交叉网格形式的轻质钢结构,钢构件断面的宜为H型或箱型,钢构件之间通过焊接方式进行连接。连接体与塔楼之间预留足够的空间,以避免连接体与塔楼在罕遇地震下发生碰撞;铅芯橡胶隔震支座主要由上连接板、上封板、铅芯、多层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、下封板和下连接板组成,隔震支座与主体塔楼相连,隔震支座连接主体塔楼的框架柱或剪力墙处外伸的大牛腿与连接体,牛腿所在楼层的框架柱或剪力墙内增加竖向型钢,以加强结构的局部承载能力,牛腿之间采用工字型钢梁进行拉结,提高牛腿的稳定性,支座的上连接板与连接体边梁通过高强螺栓连接,支座的下连接板与主体结构的牛腿通过高强螺栓连接。 
本实施例的混合连体超高层结构体系,具有以下几点好处: 
(1)采用强连接方式的连接体2采用沿楼面布置的水平桁架,与竖向桁架组成空间桁架,具有强大的抗弯、剪、拉、压和扭能力,充分利用连接体协调塔楼的振动,也充分利用塔楼保证连接体协调塔楼的振动,也充分利用塔楼保证连接体在地震和风激励下的安全; 
(2)采用弱连接方式的连接体3起到释放部分塔楼对连体结构约束,降低连体与塔楼交界处应力水平的作用; 
(3)弱连接方式的连接体采用单层轻质钢桁架,减小结构自重的同时保证了足够的刚度,惯性力的减小与结构刚度的增加,使得连接体的楼面与整体结构的振动水平都有所减小; 
(4)用弱连接方式的连接体3通过隔震支座与主体塔楼相连,本实施例的比较表明,与无该连接体结构相比,多遇及罕遇地震作用下连廊的存在对主体结构其所在层的层剪力有微小的减小或增大作用,但均未超过6%,可见有该连接体对主体塔楼有一定的影响,但由于采用了隔震措施,上述影响有限; 
(5)与无弱连接方式的连接体3的结构相比,多遇及罕遇地震作用下主体塔楼的基底剪力均有所减小,这表明,隔震支座的设置增大了整体结构的阻尼效应,因而减小了整体结构的地震响应; 
(6)多遇地震下,多层橡胶、加劲钢板构成多层橡胶支座承担建筑物重量和水平位移的功能,铅芯在多层橡胶支座剪切变形时,靠塑性变形吸收能量,地震后,铅芯又通过动态恢复与再结晶过程,以及橡胶的剪切拉力的作用,建筑物自动恢复原位。由于隔震器和阻尼器融为一体,可大大节约建筑空间,降低成本,同时施工简洁方便,工程质量易于保证; 
(7)采用强弱连接方式的连接体布置灵活,可以通过方案比较,得到结构刚度突变较小的结果,在设计中有效减少结构薄弱层的出现,从而增加结构的安全性并节约建设用材。 
[0072] 

Claims (9)

1.一种混合连体超高层结构体系,包括主体塔楼(1)、采用强连接方式的连接体(2)以及采用弱连接方式的连接体(3),其特征在于:采用刚度与质量布置较为对称的主体塔楼;所述采用强连接方式的连接体(2)为空间钢结构桁架;所述采用弱连接方式的连接体(3)为单层轻质钢桁架;所述两种连接体(2,3)所在的位置依据建筑效果与结构特性的需要进行转换,形成灵活多变的混合连体超高层结构体系,采用强连接方式的连接体(2)调整至侧向位移显著的楼层附近,采用弱连接方式的连接体(3)应用于偏心明显的连接体,从而减小结构在水平地震或风荷载下的侧向位移与扭转效应。 
2.根据权利要求1所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于主体塔楼(1)采用刚度与质量布置较为对称的筒体结构或框架-核心筒结构。 
3.根据权利要求1或2所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于采用强连接方式的连接体(2)为沿楼面布置的水平钢桁架和沿竖向的斜腹杆共同组成的空间钢结构桁架,空间桁架与主体塔楼的核心筒进行可靠刚性连接,采用强连接方式的连接体(2)的空间钢结构桁架伸入核心筒至少一跨或贯通核心筒 
4.根据权利要求3所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于采用强连接方式的连接体(2)的连接部位剪力墙内设置竖向型钢,型钢设置范围为连体部分上下各延伸一层。 
5.根据权利要求1所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于采用弱连接方式的连接体(3)通过隔震支座与主体塔楼(1)相连,采用弱连接方式的连接体(3)的单层轻质钢桁架为沿楼面梁所在高度布置的交叉网格形式的轻质钢结构,以减小单层桁架的自重,并保持足够的刚度,防止连接体的楼面竖向振动带来的不适感。 
6.根据权利要求5所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于采用弱连接方式的连接体(3)与主体塔楼(1)之间预留足够的空间,以防止地震中连接体(3)与主体塔楼(1)发生碰撞。 
7.根据权利要求5所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于弱连接方式的连接体(3)通过隔震支座与主体塔楼相连,隔震支座连接主体塔楼的框架柱或剪力墙处外伸的大牛腿与连接体,牛腿所在楼层的框架柱或剪力墙内增加竖向型钢,以加强结构的局部承载能力,牛腿之间采用工字型钢梁进行拉结,提高牛腿的稳定性。 
8.根据权利要求1或5所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于隔震支座为铅芯橡胶隔震支座,支座主要由上连接板、上封板、铅芯、多层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、下封板和下连接板组成。 
9.根据权利要求8所述的混合连体超高层结构体系,其特征在于隔震支座与主体塔楼相连,其实施方法在于支座的上连接板与连接体边梁通过高强螺栓连接,支座的下连接板与主体结构的牛腿通过高强螺栓连接。 
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