高層建筑物間連廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐研究

許 槊

(安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230051)

0 引 言

高層建筑在部分地區(qū)的建筑功能中可發(fā)揮最大化效益，為提升相鄰建筑間的信息交流頻率，可建設(shè)連廊構(gòu)造，方便行人通行，將建筑物單體結(jié)構(gòu)的延伸部分有機(jī)轉(zhuǎn)化為公共區(qū)域，便于信息流通。連廊構(gòu)造的建設(shè)安全把控要關(guān)注設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐等步驟，促進(jìn)該建筑形式獲得更多應(yīng)用。

1 高層建筑連廊構(gòu)造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征

首先，風(fēng)荷載影響大。高層建筑主體結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，將建筑主體看作為獨(dú)立的建設(shè)結(jié)構(gòu)，連廊構(gòu)造相當(dāng)于是在復(fù)雜高層上增設(shè)的一類連體結(jié)構(gòu)，其建設(shè)需求中應(yīng)關(guān)注風(fēng)荷載力對(duì)結(jié)構(gòu)本體造成的影響。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，連廊構(gòu)造在連接高層建筑后，將會(huì)因?yàn)椴煌目缍?、建設(shè)平面角等因素而產(chǎn)生不同程度的風(fēng)荷載環(huán)境，但總體來看，連廊結(jié)構(gòu)所處環(huán)境較為惡劣，將會(huì)因?yàn)轱L(fēng)力干擾問題引發(fā)連廊結(jié)構(gòu)受群體效應(yīng)影響而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)該類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)關(guān)注部分，必要時(shí)應(yīng)使用風(fēng)洞試驗(yàn)，判斷風(fēng)荷載環(huán)境對(duì)連廊構(gòu)造結(jié)構(gòu)的具體干擾情況。

其次，扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重。在各類復(fù)雜高層多塔連體結(jié)構(gòu)中,即使是連體對(duì)稱雙塔樓結(jié)構(gòu)，在連接體處的樓板變形影響下,兩個(gè)塔樓除存在同向的平動(dòng)變形之外，還會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)塔樓的相向變形，該振動(dòng)形態(tài)，與雙塔樓連體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的振型耦合在一起[1]。高層建筑結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)存在復(fù)雜的不對(duì)稱特征，將較易受到風(fēng)荷載力影響，并且在部分地震高發(fā)區(qū)域，還將遭受地震波動(dòng)影響，該種情況下連廊結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生平動(dòng)變形和扭轉(zhuǎn)變形危害，損害高層建筑連廊構(gòu)造的穩(wěn)定性。若未對(duì)塔樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)問題分析，則扭轉(zhuǎn)變形程度會(huì)不斷在復(fù)雜環(huán)境中增大，進(jìn)而造成連廊安全隱患。

最后，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。連廊構(gòu)造作為高層建筑連接結(jié)構(gòu)，這部分受到的作用力數(shù)量多、種類雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要對(duì)該位置踐行適當(dāng)方案，以便減少因力的作用而產(chǎn)生的不良形變危害。針對(duì)結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜情況，連廊設(shè)計(jì)中要關(guān)注連接體的連接形式，不同方式下的連接辦法將產(chǎn)生不同力的影響，比如廊橋在自身重力及風(fēng)荷載力干擾下，首先應(yīng)調(diào)整連廊兩側(cè)變形情況，其次應(yīng)考慮建筑間的跨度問題，在豎向荷載力處理階段融入地震荷載力的討論，由此在剪力、拉力、壓力等應(yīng)力干擾下設(shè)計(jì)出適宜的連廊安全受力方案。

1.2 結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

強(qiáng)連接。采用該方式連接高層建筑，要滿足結(jié)構(gòu)剛度需求，比如各樓層間皆設(shè)置了強(qiáng)連接技術(shù)下的連廊構(gòu)造，則整體項(xiàng)目中的剛度分布較為均勻，高層建筑主體部分可有機(jī)構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，建筑強(qiáng)度有所保障。但多數(shù)設(shè)計(jì)方案中不能在每一層都設(shè)有特定強(qiáng)連接形式下的連廊構(gòu)造，所以要考慮各部分結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力強(qiáng)度，避免未將變形協(xié)調(diào)因素進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，導(dǎo)致強(qiáng)連接形式下的連廊構(gòu)造安全性較低。強(qiáng)連接方式還要關(guān)注連接處節(jié)點(diǎn)實(shí)際承載力，該位置所承受的結(jié)構(gòu)軸力數(shù)值較大，并伴有一定彎矩、剪力影響，所以使用強(qiáng)連接要在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)進(jìn)行更為復(fù)雜的處理技術(shù)。

弱連接。當(dāng)連廊構(gòu)造僅起到單層樓的連接體作用時(shí)，可選擇使用弱連接技術(shù)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用在部分連接體自身結(jié)構(gòu)剛性較差的設(shè)計(jì)方案中。在兩側(cè)高層建筑出現(xiàn)獨(dú)立變形情況時(shí)，使用弱連接的連廊構(gòu)造可在滑動(dòng)形變下保持較高使用安全程度，該類情況借助柔性連接也可滿足相關(guān)建設(shè)需求。

滑動(dòng)連接。將連接體一端與塔樓鉸接,另一端滑動(dòng)連接，也可以兩端均做成滑動(dòng)支座，該技術(shù)能協(xié)助連接體與主體結(jié)構(gòu)均單獨(dú)受力，受力方式簡(jiǎn)單，明確?；瑒?dòng)連接的連廊構(gòu)造可在地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生一定程度的滑動(dòng)位移，由支座設(shè)備配備的限位功能可保證連廊較難在高層建筑一側(cè)發(fā)生滑落危害，保障連廊安全。

2 高層建筑連廊工程概述

本文選擇合肥市“中國(guó)視界”項(xiàng)目作為連廊工程分析對(duì)象，該項(xiàng)目地下一層、地上最高15層，在各分區(qū)的軟性連接中采用了連廊構(gòu)造搭建出交流區(qū)域，該高層建筑框架抗震等級(jí)多為2、3，具體抗震等級(jí)由配筋數(shù)量決定。該工程項(xiàng)目選擇的風(fēng)壓數(shù)據(jù)以基本風(fēng)壓為準(zhǔn)，設(shè)為0.35 kN/m2，該建筑項(xiàng)目部分達(dá)60 m以上建設(shè)高度，該部位對(duì)風(fēng)荷載力的強(qiáng)弱感知較為敏感，選擇以1.1倍基本風(fēng)壓作為設(shè)計(jì)參考因素。項(xiàng)目雪壓設(shè)定為0.60 kN/m2，該荷載力數(shù)值在各部位皆為永久值，施工中其他活載性能指標(biāo)，皆根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012取值，如有特殊設(shè)計(jì)問題，應(yīng)與設(shè)計(jì)人員對(duì)接[2]。圖1為該項(xiàng)目效果圖。

圖1 “中國(guó)視界”項(xiàng)目效果圖

3 連廊結(jié)構(gòu)施工實(shí)踐研究

3.1 制作鋼結(jié)構(gòu)

連廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作時(shí)，要將各結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量加以保證，為方便鋼梁運(yùn)輸，可選擇預(yù)制操作方式，在運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，便于拼接、節(jié)省作業(yè)時(shí)間。鋼結(jié)構(gòu)主梁焊接時(shí)，應(yīng)避免將焊接縫留到鋼材中部范圍內(nèi)的彎矩上，設(shè)置在剪力數(shù)值較小位置具備科學(xué)依據(jù)。另外，為避免焊接變形，焊接剛結(jié)構(gòu)可采用對(duì)稱方式，充分保證焊接縫厚度符合建設(shè)規(guī)范需求。

3.2 吊裝主次梁

連廊剛結(jié)構(gòu)基本框架焊接完成后，應(yīng)吊裝連廊主次梁結(jié)構(gòu)，在吊裝操作前需要保證主梁擱置點(diǎn)部位整潔，且預(yù)埋件設(shè)備的各類構(gòu)件能在設(shè)計(jì)方案規(guī)劃下完成布置。吊裝所選用的主梁結(jié)構(gòu)可依靠塔吊設(shè)備完成，保證吊裝用鋼絲繩的長(zhǎng)度統(tǒng)一，并保持吊裝操作平穩(wěn)[3]。

3.3 安裝斜拉桿

主梁下部分要設(shè)置斜撐設(shè)備，該設(shè)備上端與主梁構(gòu)造焊接完成，下端連接連廊結(jié)構(gòu)。連廊為求結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要將剛結(jié)構(gòu)主梁與斜拉桿設(shè)備相連，斜拉桿用φ48×3.6鋼管制作而成，最大化保證主梁構(gòu)造平穩(wěn)。斜拉桿設(shè)備的一端與主體結(jié)構(gòu)上預(yù)埋鋼筋焊接,一端與連廊相連接，對(duì)連廊主體構(gòu)造起充分支撐作用[4]。

3.4 連接鋼絲繩

連廊施工實(shí)踐中最關(guān)注的便是保險(xiǎn)裝置，使用鋼絲繩設(shè)備為保險(xiǎn)裝置起保障作用，在鋼絲繩施工中，因設(shè)備自身屬性，可不必考慮結(jié)構(gòu)受力情況。鋼絲繩施工前要確保主體結(jié)構(gòu)中的混凝土材料強(qiáng)度在設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，鋼絲繩與上下部的拉環(huán)設(shè)備相連接，在鋼絲繩安裝完畢后，還要關(guān)注螺桿設(shè)備，確保鋼絲繩可在建設(shè)完畢前完成繃緊操作，保障鋼絲繩連接質(zhì)量[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑依靠連廊構(gòu)造相連，連廊建設(shè)中應(yīng)對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征加以分析，風(fēng)荷載影響大、扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重等設(shè)計(jì)因素應(yīng)落實(shí)進(jìn)項(xiàng)目的施工實(shí)踐中，以此保障連廊建設(shè)穩(wěn)定，優(yōu)化高層建筑的現(xiàn)代性功能。連廊結(jié)構(gòu)跨度大，在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)支承構(gòu)件進(jìn)行針對(duì)性討論，并配合邊梁、懸挑梁等位置構(gòu)件，有效增強(qiáng)連廊抗剪、抗彎等性能的落實(shí)水平。使用適宜連接方式，也可優(yōu)化連廊建設(shè)質(zhì)量，考慮具體扭轉(zhuǎn)變形情況，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。