連接方式對帶連廊復雜體型高層結構抗震性能的影響摘要:介紹了連廊與主體結構之間采用五種不同的連接方式，即1.連廊與主體結構兩端采用剛接2.連廊與主體結構一端采用剛接，一端采用鉸接3.連廊與主體結構兩端均采用鉸接4.連廊與主體結構一端采用鉸接，一端采用消能連接5.連廊與主體結構兩端均采用消能連接。以一座帶連廊復雜體型高層結構為工程實例，采用三維有限元程序對其進行動力特性、動力響應、內力和耗能的對比分析，總結出連廊與主體結構之間采用不同連接方式對帶連廊復雜體型高層結構抗震性能的影響程度。關鍵詞:連接方式;連廊;抗震性能;復雜體型引言由于城市建設的需要，為節省土地使用面積，并且滿足建筑功能和建筑外觀的多樣化需求，帶連廊的建筑結構就成為這一時期的重要建筑體系之一，廣泛應用于多層建筑、高層建筑和工業建筑中。在學校教學樓、辦公樓、圖書館等功能復雜的綜合體建筑中，常在主體與主體、主體與附屬結構間用連廊或天橋相連以滿足不同功能的各部分建筑之間的聯系和使用要求；在高層建筑中設置空中走廊，不僅可以滿足空中聯系的功能，又可以美化環境，作為休閑、娛樂的場所；在工業建筑中，架空連廊主要是用于物料運輸和人員交通的需要。為了滿足新舊建筑之間的聯系和使用要求，在新舊建筑之間加建連廊也是常用的處理方法之一。特別是隨著建筑業的發展，雙塔和多塔結構形式應用越來越多，為了方便各塔樓之間的交通聯系和增強立面造型的美觀，經常用連廊將多座塔樓兩兩連接在一起。由于連廊與主體結構之間可以采用不同的連接方式，因此，本文以工程實例為背景，采用三維有限元程序對其進行動力特性、動力響應、內力和耗能的對比分析，總結出連廊與主體結構之間采用不同連接方式對帶連廊復雜體型高層結構抗震性能的影響程度。1工程概況本工程建筑平面呈方形，地下室4層，地下一層為金庫和停車庫，地下二、三、四層為車庫、停車場和設備用房；地上部分31層，首層～四層為辦公飲食用房，六～二十七層為客房和辦公室，二十八～三十一層為會所。主體高120m，包括裝飾桿總高172m，主體結構平面呈L形，在26～28層有架空鋼結構連廊將主體結構與獨立的觀光塔相連。場地為類，抗震等級為乙級，設防烈度為7度，風壓為0.5。2計算模型的建立目前對連體結構大多數采用有限元方法進行分析。現在通用的有限元程序很多，由于本文的研究內容主要是有關周期與振型、加速度、位移等方面，主要進行彈性階段的分析，所以選取SAP2000【1】三維空間有限元程序進行分析。1.結構的梁、柱采用frame單元按結構構件的截面、構件長度（由節點間距離自動定義）輸入；按鋼結構、鋼筋混凝土相應強度等級輸入材料特性；梁柱節點采用剛結（每個構件有6個自由度），自動形成自重信息和剛度集成；通過大量的工程實踐證明，用空間桿系單元能夠很好地模擬出梁、柱單元的受力情況；2.結構的樓板、剪力墻按4節點殼（shell）單元輸入計算，樓板用彈性板模擬，即可同時考慮樓板平面內(平板)及平面外(彎曲)剛度；樓板和剪力墻尚需根據需要進行網格劃分；3.剪力墻洞口上方的連梁均用4節點殼（shell）單元模擬，規范允許對連梁剛度根據不同情況進行折減，在SAP2000中可通過調整shell單元厚度或材料彈性模量E實現。4.結構構件（除消能構件外）均為線性構件。5.結構中的消能構件采用阻尼器（Damper）單元；結構中的非線性消能構件按等效線性計算，多遇地震時取隔震支座剪切應變為50％時的剛度和阻尼，罕遇地震時取隔震支座剪切應變為250％時的剛度和阻尼。6.計算時采用的地震波按相關的時程文件輸入，地震波沿X向或Y向單獨進行輸入計算。3連接方式的類型連廊是連體結構中一個重要的組成部分。連廊在整個結構中是兩個塔樓的變形協調部分，特別是不對稱的結構，由于各塔樓的剛度不同，結構的振動性能也不同，變形也不同，連廊的存在使得塔樓中側向剛度大的塔樓受力變小，而側向剛度小的塔樓受力變大。要協調兩塔的變形，連廊必然要受到很大的作用力。因此，連廊與主體之間究竟采用何種連接方式對抗震有利，是值得我們探討的一個問題。當采用剛性連接時，結構設計和構造相對簡單，但由于此處剛度較大，應力復雜，地震時就有可能在連接處破壞甚至被拉脫使得連接體塌落；當采用滑移支座，在理論上是比較好的，可以釋放連接體部分的應力，使得連接體的受力簡單化，但是實際的設計中，并不能比較準確的計算出結構在罕遇地震作用下連接處的位移，設計難度很大，如果設計的不合理，地震作用時，就容易滑出支座，從而引連接體的塌落【2】。在實際工程中，大多數帶連廊的建筑結構采用剛性連接的連接方式。綜合設計和施工的方便，本文決定對以下五種不同的連接方式進行分析，即：1.連廊與主體結構兩端采用剛接2.連廊與主體結構一端采用剛接，一端采用鉸接3.連廊與主體結構兩端均采用鉸接4.連廊與主體結構一端采用鉸接，一端采用消能連接5.連廊與主體結構兩端均采用消能連接【3】。稠4吐怎不同的趙連接方式膏對抗震性姜能的影響代本文選用苦的地震波蠟為或ELC棋entr躁o宰波，分別送沿毅X勇向肥或饒Y草向單獨進聾行輸入，好考慮七度玉設防，地柜震加速度袋時程曲線征的最大值侮在多遇地蜘震時取譽為雹35纏，在罕遇救地震時取搭為閥220湖。余4.1均纖幣動力特性紗的分析艱振型與周壽期是結構材動力特性券的一個方武面，選取恭合適的振辨型數至關批重要，因扎為高階振濕型的影響彼不可忽視擇。《高層米建筑混凝姥土結構技區術規程》書【半4絹】泡規儉定牲:死對于復雜辰高層建筑盒結構，抗堡震計算時忌，宜考慮軟平扭藕連蜜計算結構詠的扭轉效盲應，振型甜數不應小稼于星1撿5貼，對多塔器樓結構的糾振型數不膚應小于塔昂樓數絞的付9弟倍，且計歲算振型數躬應使振型更參與質量罰不小于總果質量細的其90嗽%刷。在實際適計算時，鞋選用繡了趙3模0充個振型，到前四種連廚接方式其弱兩個方向師的振型參甘與質量均促達到了總名質量棟的秘9策1惱％，而兩藏端消能連易接戴X類向的振型爺參與質量昂達到了總慶質量瘦的火8話6布％罷，器Y怎向則達到凡了幕8捐9創％。因此挽，兩端消沉能連接的孕振型選取是不夠，需范采立用截4逆5裳個振型。厭不同連接嘗方式的自唐振周期的皇結果見歸表源1建。從中可診以看出，徐前三種連距接方式的牙周期是一選致的，而寶一端鉸接螺、一端消喜能連接的稼第一周期吊比前三種側連接方式罩大真2.同9兔％，兩端豪消能連接趟的第一周憶期比前三忘種連接方堵式丟大配14.晴3么％。這說肺明前三種獨連接方式誰的結構整文體剛度比田后兩種連股接方給式的大，扎兩端消能董連接的結螺構整體剛觀度相對要碎小些。誕表么1揮雷結構的自寬振周期承振型芽周期御（凝s孕）拐兩端剛接林一端剛接粘，疑一端鉸接剪兩端鉸接碼一端鉸接黃，一端消紛能連接瘋兩端消攤能連接攪1潑2.63幅2.63蒜2.63歐2.71沈3.07澆2吼2.06呈2.06灘2.06晌2.29奧2.98血3餃1.87謊1.87油1.87辟2.17惱2.67粱4攝1.58逐1.58榜1.58啦1.99催2.05初5訊1.58斥1.58幅1.58狼1.80蝴1.91搭6腦0.65匆0.65描0.65首1.57窯1.63奸7進0.65歪0.65側0.65觸1.57榆1.58族8榨0.64般0.64皇0.64撿1.27街1.58色9莖0.63爐0.63回0.63撓0.66祥1.44皂10攤0.60懸0.60慕0.60駱0.65麗1.29導11豬0.51倡0.51間0.51列0.64額1.15銜12哪0.51瞧0.51干0.51進0.63票1.13業13總0.39鎮0.39豬0.39齊0.54雁0.87你14暑0.37洗0.37角0.37拿0.51譯0.69娃15筆0.36安0.36參0.36定0.51剝0.66倉16灶0.31拳0.31報0.31劉0.38仿0.66縣17故0.29朝0.29潤0.29董0.37白0.64渣18名0.28場0.28野0.28右0.36誓0.63距19洽0.28繡0.28榜0.28涉0.33趨0.55常20蠟0.28蘭0.28頂0.28獵0.30音0.51蔥21窮0.27功0.27現0.27醉0.29蜘0.51文22攝0.26非0.26喇0.26賤0.29悉0.41乞23錢0.25已0.25赴0.25垮0.28茶0.37危24絮0.25突0.25畝0.25得0.28鑼0.36鐮25西0.25狼0.25蛾0.25帝0.28利0.34以26顆0.24盒0.24體0.24跨0.27賤0.33云27亭0.24坊0.24戲0.24海0.26墳0.31絕28嘉0.23氏0.23醉0.23縫0.26從0.29慣29伶0.23哈0.23濤0.23帆0.25錘0.28磨30鬼0.23起0.23汗0.23抵0.25舒0.28莊4.2刑槳孟動力響應魚的分析訂4.2.畏1順加速度反伸應分析運采用兩端揪消能連接環后，除了識個別三、賢四個樓層奮外，其余捎樓層的加脫速度值是巖減小的。駛圖甜1骨、體圖咸2妖分別是模娃型纖在辜ELC毫entr究o眾阻波七度多具遇和罕遇叉地崗震未X紡向陜和怕Y煙向時加速煤度的包絡法圖。扒圖優1E走LCe四ntro姓虧波七度多己遇地震加盯速度包絡因圖慕圖搏2E萄LCe犯ntro吩距波七度罕瓜遇地震加緩速度包絡淚圖霉通過囑圖破1譯、禮圖獻2安可知艦：厭ELC仔entr盾o尊荷波在七度誰多遇和罕夾遇地菜震淋X臣向時，前跨三種連接光方式的加跟速度值基凝本相同，訪一端鉸接食，一端消泡能連接段在闖1~塞9掛層瞞，測1時5孟～驗2限3員層的加速化度小于前善三種連接偷方式頌，渡1永0猛～擊1高4縣層變，征2仙6裳～塔3義2逝層（連廊壞位置及其環上、下層舍）的位置形處的加速皺度大于前芒三種連接就方式，而缸兩端消能支連接除康了想2乒5邪～龍2蹄8分四層，其嚴余位置處積的加速度勉均小于前早三種連接草方式昆。許ELC呼entr鄭o畢濟波在七度拘多遇和罕弱遇地疑震旨Y牌向時，前萌三種連接金方式的加儉速度值基消本相同，顯一端鉸接虹，一端消浴能連接除述了概4旦、軍5改兩層，其儀余位置處殃的加速度欺均小于前敬三種連接敏方式，而勻兩端消能井連接除令了檔4瞇、踢5崇、毅2鼓6掠、溝2牽7菜四層，其栽余位置處抓的加速度見均小于前霉三種連接息方式。直4.2.惑2高位移分析狗采用兩端舍消能連接抗后，憑層間位移壤都是減小排的。眨圖飄3戒、饅圖燭4穿分別是模暢型盯在木ELC更entr慕o民肥波七度多者遇和罕遇梨地策震番X政向率和轎Y犯向時層間隆位移的包尼絡圖。不非同連接方叫式的層間翅位移包絡慣圖形狀大萄體一致，村連廊位置驚處的層間鑒位移較大樸，說明由滑于連廊的煤存在，使導結構沿豎汗向剛度有哈突變，因筐此形成了品薄弱層。論圖恒3E導LCe絮ntro呈擾波七度多度遇地震層記間位移包保絡圖批圖船4E勉LCe盟ntro是諒波七度罕燥遇地震層升間位移包顧絡圖罩通過殼圖及3促、謠圖吵4唐可知翻：加ELC嬸entr林o俯挖波在七度洗多遇和罕熄遇地扭震宋X忽向時，前紫三種連接償方式的層捏間位移值獲基本相同愿，一端鉸副接，一端埋消能連接富在究1紙～文1豐3惠層的層間準位移均小觀于前三種幸連接方式時，控在驗1蚊4批～其3伸2爺層（連廊泛位置及其糧上、下層員）的位置覺處的層間猾位移大于疼前三種連窄接方式，禿而兩端消困能連接的退層間位移傍均小于前克三種連接逐方式老。璃ELC著entr主o引挨波在七度濫多遇和罕仿遇地鬧震流Y株向時，前傷三種連接猶方式的層旬間位移值黨基本相同雖，一端鉸惱接，一端賽消能連接犧在聰1向1匙～普3脹2陵層的層間滿位移均小督于前三種壞連接方式壩，肅在撓1抗～嶺1黨0寶層的位置弟處的層間伏位移大于此前三種連舌接方式，慢而兩端消遠能連接的枝層間位移翼均小于前欲三種連接準方式。妄4.3太余內力分析球表早2拐和章表罩3墊是股ELC雜entr眨o賀波在七度忙多遇地震夫和罕遇地嶄震作用下鳥的最大基店底剪力，河從表中可棵以看出，椅前三種連涉接方式的磚最大基底池剪力基本核上一致，鄉而一端鉸刊接，一端脆消能連接特時最大基菌底剪力比妙前三種盛小桶9控％，兩端石消能連接壤時最大基斤底剪力比懇前三種隊小嫌10.廳6改％。此外真，對連廊嗓的桁架桿略的最大軸懼力和連廊胡平面內的縱應力進行舒了比較得濃知，采用宣兩端消能監的連接方晚式，桁架贈桿的軸力眉大為減小遵，連廊平戴面內的應妻力也大為叔減小，使紅應力分布芹更為均勻綿。緩表窮2小七度小震床ELC賴entr新o繁波的最大際基底剪力宏最大基名底剪力苦連接方式令兩端剛接耗一端剛接盜，于一端鉸接慚兩端鉸接襯一端鉸接爛，一端消猛能連接蠟兩端消蘇能連接那X劈向頂8892移8891稍8892湖8775仁8258樣Y殼向共8886伶8886裁8885瀉8080援7942朗表信3時庭七度罕遇膊地定震親ELC偽entr紹o足設波的最大僚基底剪力遍最大基應底剪力侄連接方式暮兩端剛接訪一端剛接惰，刻一端鉸接璃兩端鉸接背一端鉸接腰，一端消蟻能連接多兩端消峽能連接伏X飄向坊5590武6繞5589褲6齊5590詢3漲5505據1嬸5209逼9間Y賢向眼5586曬9世5586倉5幸5586者0伏5080悲0明4998覽6餐4.4范捎耗能分析建近年來的棕震害分析釀結果表明悠，強度和屠位移不能續完全反映奔地震對結友構的影響義。勾195耕6毒年首Hous校ne粉r臉提出能量嗽法概念草【并5情】樹，蔽用地震能遺量在結構夜中的傳遞賺、吸收與凈轉化情況牧來反映結獵構破壞的趣情況。從遣能量角度慕而言，減乞小地震破縮壞的基本吐原則主要退是以適當頂的方式減給小或消耗主地震輸入竟的能量。鴨圖朵5譜、座圖秀6壘是盾ELC局entr收o喚僑波七度多虹遇和罕遇為地震作用廊下地震輸億入能量圖之，慰在禮X雖向地震波奧作用下，秋一端鉸接岸，一端消將能連接的薯輸入能量濤在紗前托10賽s善和兩端消椒能連接基聽本一致，蘭而在育后敘20遭s隨略小于兩冒端消能連稠接；嫌在跨Y淋向地震波腿作用下，豬兩端消能呀連接的輸榨入能量均總小于一端塊鉸接，一臣端消能連簽接。灘圖普5E暖LCe駕ntro曉邪波七度多領遇地震作未用下地震霧輸入能量劉圖弟6EL宜Cen屆tro嘩得波七度罕相遇地震作仰用下地震蓮輸入能量低砍乖在結構中埋采用消能谷構件來耗斤能，如橡煩膠墊、阻蹦尼器等，麥利用這些慎耗能元件染的阻尼及塘滯回耗能醒來減小地墨震能量。著圖腥7嚴～拴圖培1偵0低為志ELC鑰entr貿o章波在七度言多遇和罕棄遇地震作怠用下消能別連接時查的剪力－永變形滯回叼曲線，從恨圖中可以嘗看出，奇在裳X說向地震動宏時消能構轎件表現了鬧良好的耗勤能性能艦，逮Y援向地震動君時耗能效頂果不紡如相X推向明顯；唇除了種圖門7胃中兩個滯紀回曲線的涼面積相差賄不多外，膚其余的均榴是兩端消榆能連接的想滯回曲線挑的面積大食，滯回曲借線的面積僵越大，即能耗能效果濕越好。羅圖濁7E判LCe棕ntro校內波七度多色遇地震作場用下消能述連貝接慎X忽向剪力－扇變形滯回眾曲線靜圖伸8E吩LCe壽ntro屋堆波七度多保遇地震作肺用下消能閉連漲接書Y豈向剪力－犁變形滯回哪曲線椒圖秧9EL除Cen訪tro覺啟波七度罕略遇地震作仔用下消能稼連專接當X自向剪力－川變形滯回勵曲線澡圖展10跨ELC冶entr圈o勉矛波七度罕其遇地震作血用下消能胸連娛接俱Y慚向剪力－腸變形滯回漆曲線5結論詢本文針對期一座帶連腸廊復雜體鹽型高層結作構，建立站五種不同肅連接方式不的結構模漆型，進行赤三維有限歸元分析，棚可以得出梯以下結論窗：浴（騰1纏）主體與渠連廊之間臟采用五種撿不同的連索接方式，蜓剛性連接治的約束最繪大，而其哨余四種柔栽性連接方頭式的約束零是越來越犧小。粥（府2顯）采用消泊能連接的謝連接方式茫，結構的腳整體剛度詳