高層建筑屋頂鋼結(jié)構(gòu)連廊設(shè)計

黃熠

摘 要：當(dāng)前我國的高層建筑在城市的普及度越來越高，在高層建筑設(shè)計當(dāng)中，連廊結(jié)構(gòu)是十分常見的一種結(jié)構(gòu)形式，空中連廊及它和主體結(jié)構(gòu)之間的連接成為了設(shè)計當(dāng)中的一個非常核心化的內(nèi)容。在連接的形式上可以選擇柔性連接，也可以選擇剛性連接，如果采用柔性連接，設(shè)計中一個相對較難的環(huán)節(jié)就是支座的設(shè)計。本文主要分析了高層建筑屋頂鋼結(jié)構(gòu)連廊設(shè)計，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：連體建筑；連廊；滾珠軸承支座

當(dāng)前，我國的土地資源日益呈現(xiàn)出緊張的狀態(tài)，在這樣的情況下，城市中出現(xiàn)了越來越多的高層建筑，高層建筑能夠有效的節(jié)約土地資源，而在高層建筑設(shè)計的過程中屋頂鋼結(jié)構(gòu)連廊是非常重要的一個結(jié)構(gòu)，而這一結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接影響到了高層建筑自身的性能，因此，我們一定要對其予以高度的關(guān)注和重視。

1 工程概況

某住宅工程由四棟27～30層的塔樓及一棟17層板樓組成。工程為現(xiàn)澆混凝土框支剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積11.7萬m2，抗震設(shè)防7度，丙類建筑，場地Ⅱ類。在板式高層屋頂與塔樓上部高度55m處設(shè)有一層高的連廊。連廊高3.7～5m，跨度16.5m，距地面55m，分為上下兩層梁板體系。

一端與板樓屋頂相連，另一端伸入塔樓。為滿足建筑立面簡潔及連廊的通透感，連廊采用上下兩層間距1.2～1.3m的雙槽鋼40的密肋鋼梁連接，連廊地面為厚50mm壓型鋼板上現(xiàn)澆厚80mm鋼筋混凝土面層。在塔樓一側(cè)將6根密肋鋼梁伸入樓中錨固，在板樓一側(cè)屋頂則采用滾軸支座。方案的特點是能夠適應(yīng)地震作用下結(jié)構(gòu)的大幅度位移（計算為0.12m），構(gòu)造簡潔，連接可靠，并保證了建筑立面的要求。由于一端剛接一端滑動，可使連廊設(shè)計高于“中震彈性”的要求，完全滿足“大震不倒”。同時減少了施工的高空操作，保證了吊裝安全。

2 抗震及抗風(fēng)驗算

架空連廊是主樓各個結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系的構(gòu)件，其在受到了地震的作用之后會產(chǎn)生非常明顯的反應(yīng)，在工程設(shè)計的過程中，連廊和主體工程的連接成為了十分重要的一個環(huán)節(jié)，如果在這一過程中采用剛性連接的形式，一定要保證其可以充分的滿足抗震設(shè)防三標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果采用的是柔性連接的形式，就應(yīng)該在工程設(shè)計中加用耗能裝置。在工程建設(shè)的過程中，采用的是一端進行剛性連接，一端移動的方案，同時還對方案進行了非常詳細的驗算。

在設(shè)計的過程中一定要保證建筑在遇到大型地震的時候不會轟然倒塌，在遇到中型地震的時候可以對建筑進行整修。此外，設(shè)計出的連廊一定要保證在遇到地震的時候不會出現(xiàn)嚴重的坍塌問題。，在連廊和塔樓連接的地方6根密肋鋼筋要深入到建筑當(dāng)中的某一跨4.9m，端頭和工字鋼采用的是鋼板焊接和高強螺栓連接的形式，同時還要借助壓型鋼板和混凝土面層保證塔樓的整體性，而在樓板頂層還要布置滾軸支座，這樣就可以自由的移動位置。

連廊按上下兩個構(gòu)件計算。構(gòu)件一端固定一端滑動，用PMPK-EPDA（層模型彈塑性動力時程分析）算得兩樓在罕遇地震下的相對位移為121.9mm（選用TAF-2波，舊版地震波庫）。由此相對位移反推構(gòu)件在罕遇地震下所受內(nèi)力，從而驗算構(gòu)件強度、支座連接及變形。如果按照塑性分析，根據(jù)新抗震規(guī)范中結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下層間塑性位移角限值1100，兩樓相對的位移（縱向及橫向）均為1107mm（按照下榀高度55.35m算，取大震下的極限情況），滑動支座處鋼梁伸入板樓樓頂2.5m，滿足了縱向位移要求，即大震下的極限情況，縱向的極限位移為1107mm，此時滑動端與板樓屋頂結(jié)構(gòu)構(gòu)件的弱連接被破壞，從而與主體完全脫開，實現(xiàn)了真正意義上的滑動，而可滑動的長度為2.5m，使連廊不致垮塌。橫向則根據(jù)此位移反推出構(gòu)件的內(nèi)力（考慮板樓一側(cè)完全滑動無側(cè)限支座的卸荷作用，對此位移下的內(nèi)力進行適當(dāng)?shù)恼蹨p）進行節(jié)點設(shè)計，包括鋼梁、節(jié)點、螺栓、栓釘、焊縫及混凝土節(jié)點部分的驗算，計算時采用材料標(biāo)準(zhǔn)強度。上榀極限位移為1167mm（高度為58.35m），計算方法同上。計算結(jié)果滿足上述要求。結(jié)構(gòu)自身的重力荷載按3.5kNm2計算，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.70kNm2，正常使用下風(fēng)荷載起控制作用，對風(fēng)荷載作用下的構(gòu)件進行了相應(yīng)驗算。

3 構(gòu)造措施

3.1 鋼梁要伸入到樓中一跨4.9米的位置，鋼梁固定的一段和工字鋼采用的是角鋼焊接和高強螺栓連接的形式。工字鋼通常要固定在墻體結(jié)構(gòu)的牛腿上面，使用埋件來完成連接過程，此外還要借助構(gòu)造埋件拉近和結(jié)構(gòu)墻體樓板等諸多的形式來使其成為一體，這樣就可以實現(xiàn)剛性連接的效果。

3.2 使用滾軸支座，上榀在運行的過程中所承受的垂直荷載并不是很大，使用弧形支座，同時在支座的表面要鋪設(shè)四氟板，按照機械設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求來選擇支座的形式，這種方式得到了非常好的應(yīng)用，同時對其局部還進行了適當(dāng)?shù)母倪M和完善。

3.3 為了可以更好的提升結(jié)構(gòu)本身的安全性和可靠性，密肋鋼梁之間每隔2m設(shè)置工字鋼110當(dāng)做是橫向的支撐，而滑動支座加密的過程中，其間距應(yīng)該保持在0.5m。

3.4 風(fēng)荷載影響下所產(chǎn)生的向上位移。在下榀滑動支座梁上要按照要求設(shè)置工字鋼110，這樣就可以非常緊密的扣住雙鋼槽，同時在這一過程中還要設(shè)置一定的空間和間隙，這樣就可以十分有效的對其加以約束，在實際的設(shè)計當(dāng)中上榀梁通常設(shè)置為弧形，同時還要在支座上設(shè)置鋼梁，使其穿過空心板，孔的四周位置和鋼板兩側(cè)要適當(dāng)使得填充橡膠，這樣一方面可以充分的確保鋼梁能夠以自由的形式上下滑動，同時也對豎向的變形進行了全面有效的控制。

3.5 為了可以更好的對上榀的密肋鋼筋進行穩(wěn)固的支撐，板樓主體的結(jié)構(gòu)上還要設(shè)置進行混凝土柱，同時還要在截面內(nèi)設(shè)置兩根組合形式的工字鋼150，之后還要在下層插一定的高度，使其能夠和墻體構(gòu)成一個整體，墻體樓板的構(gòu)造也應(yīng)該進行有效的加強處理。

3.6 在鋼梁伸入到外墻的地方要預(yù)留孔洞，洞口要和鋼梁之間保持至少50mm的間隙，在縫隙當(dāng)中還要填充橡膠，這樣也就使得鋼梁的變形能力能夠得到顯著的提升和改善。

3.7 為了可以更加有效的控制風(fēng)壓的影響，在上榀的疊合層上還要設(shè)置8個2400×450的洞口，在懸挑的一端還設(shè)置了一個符合施工要求的圓孔。

3.8 連廊的構(gòu)造足夠保證其在中震、大震下的強度和變形。對于主樓首先考慮其傳來的荷載進行計算分析，對剛接處墻體按中震彈性進行驗算。

結(jié)束語

在高層建筑設(shè)計的過程中，屋頂鋼結(jié)構(gòu)連廊是非常關(guān)鍵的一個部分，它的設(shè)計質(zhì)量直接影響到建筑主體的整體性，同時，其設(shè)計也是一個相對比較復(fù)雜和系統(tǒng)的過程，所以，我們在設(shè)計的過程中，一定要充分的考慮到工程的實際情況，保證設(shè)計的質(zhì)量和效果。

參考文獻

[1]黃襄云，刁云云，譚平，沈朝勇.多塔樓高層建筑連廊結(jié)構(gòu)的柔性連接設(shè)計及試驗研究[J].地震工程與工程振動，2007（6）.

[2]陳偉軍，劉永添，蘇艷桃.帶連廊高層建筑連接方式設(shè)計研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2009（S1）.

[3]湯慶軒，張溯，田亞軍，吳昌棟，胡揚波.天津市第一中心醫(yī)院空中連廊設(shè)計與施工[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009（12）.

[4]程懋堃.高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造資料集[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.