弱連接連體高層建筑結構 (肖從真)

1、l弱連接連體高層建筑結構多指架空連廊弱連接連體高層建筑結構多指架空連廊結構，連接體結構與主體結構的連接采結構，連接體結構與主體結構的連接采用滑動連接或至少有一端采用滑動連接用滑動連接或至少有一端采用滑動連接的連體結構，也包括采用阻尼器的連體的連體結構，也包括采用阻尼器的連體（連廊）結構。弱連接連體結構的特點（連廊）結構。弱連接連體結構的特點是：連接體結構受力較?。辉陲L和地震是：連接體結構受力較??；在風和地震荷載作用下，連接體兩側主體結構基本荷載作用下，連接體兩側主體結構基本上不能整體協調變形受力上不能整體協調變形受力 。l二二 、弱連接連體結構的計算分析、弱連接連體結構的計算分析l總體原則與強

2、連接連體結構相似，總體原則與強連接連體結構相似，在以下兩個方面，需要引起注意：在以下兩個方面，需要引起注意：l（一）、水平荷載作用計算（一）、水平荷載作用計算l如果連接體與主體結構的連接方式兩端均為如果連接體與主體結構的連接方式兩端均為滑動連接，則在水平荷載作用下連接體部分滑動連接，則在水平荷載作用下連接體部分對主體結構影響較??；如果一端為滑動連接，對主體結構影響較??；如果一端為滑動連接，一端為鉸接，連接體對鉸接一端有一定影響，一端為鉸接，連接體對鉸接一端有一定影響，計算時要考慮。如果是采用帶阻尼器的連接計算時要考慮。如果是采用帶阻尼器的連接方式，計算時需考慮連接體方式，計算時需考慮連接體阻尼

3、器與主體阻尼器與主體結構的共同作用。結構的共同作用。l（二）、豎向地震作用計算（二）、豎向地震作用計算l對弱連接連體結構，以往對豎向地震作用考對弱連接連體結構，以往對豎向地震作用考慮較少。實際上，即使采用滑動連接或彈性慮較少。實際上，即使采用滑動連接或彈性連接，連接體的豎向地震作用依然存在。因連接，連接體的豎向地震作用依然存在。因此，此，8度、度、9度抗震設防時，弱連接的連體結度抗震設防時，弱連接的連體結構也應考慮豎向地震的影響，并宜進行豎向構也應考慮豎向地震的影響，并宜進行豎向地震作用下的時程分析。地震作用下的時程分析。l三、弱連接連體（架空連廊）結構的震害三、弱連接連體（架空連廊）結構的震

4、害l架空連廊目前在高層建筑中應用較為廣泛。架空連廊目前在高層建筑中應用較為廣泛。架空連廊的跨度有的為幾架空連廊的跨度有的為幾米米，有的長達幾十，有的長達幾十米；連廊的寬度一般比較窄，一般約在米；連廊的寬度一般比較窄，一般約在10米米之內。在相鄰建筑物之間可設置之內。在相鄰建筑物之間可設置1個或多個個或多個架空連廊。架空連廊。 l1995年日本阪神地震，許多架空連廊年日本阪神地震，許多架空連廊發(fā)生破壞坍落；發(fā)生破壞坍落；1999年臺灣集集地震年臺灣集集地震有架空連廊坍落的震害；我國有架空連廊坍落的震害；我國1976年年唐山地震中也有不少工業(yè)建筑架空連唐山地震中也有不少工業(yè)建筑架空連廊的震例。廊的

5、震例。l震害震害1 1 1995 1995年阪神地震，年阪神地震，1個大跨度的鋼結構架個大跨度的鋼結構架空連廊，上、下鋼梁擱置在主體結構的牛腿上，空連廊，上、下鋼梁擱置在主體結構的牛腿上，地震中鋼梁連廊塌落。地震中鋼梁連廊塌落。 l震害震害2 2 1995年阪神地震。年阪神地震。l在兩個在兩個8層住宅之間，每層有架空連廊連接。層住宅之間，每層有架空連廊連接。設計中架空連廊的一端與住宅的主體結構剛設計中架空連廊的一端與住宅的主體結構剛結，另一端與另一住宅的主體結構滑動連結。結，另一端與另一住宅的主體結構滑動連結。地震中架空連廊的滑動連接端全部滑出支座，地震中架空連廊的滑動連接端全部滑出支座，連廊

6、全部塌落。連廊全部塌落。l震害震害3 3 1995年阪神地震。年阪神地震。l兩棟兩棟11層的公寓樓，東棟和南棟在第層的公寓樓，東棟和南棟在第4層、層、第第7層和第層和第10層設置架空連廊連接，地震中層設置架空連廊連接，地震中第第10層的架空連廊與主體結構之間的連接拉層的架空連廊與主體結構之間的連接拉裂，第裂，第7層架空連廊破壞較輕，第層架空連廊破壞較輕，第4層架空連層架空連廊基本沒有損壞。廊基本沒有損壞。l震害震害4 4 兩棟不等高的建筑之間有三個架空連廊兩棟不等高的建筑之間有三個架空連廊連接，架空連廊與建筑物主體結構采用剛結。地連接，架空連廊與建筑物主體結構采用剛結。地震中最上的震中最上的1

7、個架空連廊塌落，并壓壞了下部個架空連廊塌落，并壓壞了下部1個個連廊，位于建筑物第連廊，位于建筑物第2層的連廊基本沒有損壞。層的連廊基本沒有損壞。l震害震害5 5 兩棟建筑物之間兩棟建筑物之間4個架空連廊偏心個架空連廊偏心設置在建筑物的端部，地震中全部塌落設置在建筑物的端部，地震中全部塌落 l震害震害6 6 兩棟建筑物之間有多個架空連廊相兩棟建筑物之間有多個架空連廊相連接，連廊的梁擱置在主體結構的牛腿上。連接，連廊的梁擱置在主體結構的牛腿上。地震中因地震中因1幢公寓的首層破壞，房屋傾斜，幢公寓的首層破壞，房屋傾斜，架空連廊全部破壞。從下圖震害情況可見，架空連廊全部破壞。從下圖震害情況可見，由于架

8、空連廊擱置在主體結構牛腿上，因由于架空連廊擱置在主體結構牛腿上，因而連廊的破壞沒有造成鄰近的另一幢建筑而連廊的破壞沒有造成鄰近的另一幢建筑主體結構的破壞。主體結構的破壞。 l震害震害7 7 1999年臺灣集集地震中，埔里酒廠年臺灣集集地震中，埔里酒廠內的兩棟建筑物之間第內的兩棟建筑物之間第3層設置架空層設置架空連廊連廊（天橋），該連廊位于建筑物一側，形成（天橋），該連廊位于建筑物一側，形成偏心連接，地震中連廊塌落，兩幢建筑物偏心連接，地震中連廊塌落，兩幢建筑物的主體結構在第的主體結構在第3層嚴重破壞。層嚴重破壞。 l 1跨度較大、位置較高的架空連廊容易發(fā)跨度較大、位置較高的架空連廊容易發(fā)生嚴重

9、破壞。生嚴重破壞。l如震害如震害1、震害、震害2的架空連廊跨度較大，地的架空連廊跨度較大，地震中嚴重破壞，從震害震中嚴重破壞，從震害3、震害、震害4可看出，可看出，位于建筑物上部的連廊容易破壞，但在建位于建筑物上部的連廊容易破壞，但在建筑物下部的連廊破壞較少。筑物下部的連廊破壞較少。l 2跨度小、高度低的架空連廊，其震害較跨度小、高度低的架空連廊，其震害較輕或基本沒有損壞。輕或基本沒有損壞。l震害震害3中架空連廊跨度很小，兩棟建筑物的中架空連廊跨度很小，兩棟建筑物的主體結構又伸出一段懸臂，使架空連廊避主體結構又伸出一段懸臂，使架空連廊避免了嚴重破壞，僅第免了嚴重破壞，僅第10層連廊端部拉裂，層

10、連廊端部拉裂，第第4層和第層和第7層連廊破壞較少。層連廊破壞較少。l 3兩個建筑物高度不同，連接兩個建筑物兩個建筑物高度不同，連接兩個建筑物的連廊容易嚴重破壞，如震害的連廊容易嚴重破壞，如震害4所示。所示。l4架空連廊偏置在建筑物的端部，則容易架空連廊偏置在建筑物的端部，則容易發(fā)生嚴重破壞。從震害發(fā)生嚴重破壞。從震害5和震害和震害7可看出，可看出，架空連廊偏置對抗震不利。架空連廊偏置對抗震不利。l 5架空連廊與兩邊建筑物主體結構的連接架空連廊與兩邊建筑物主體結構的連接形式不同，破壞情況不同。剛接連接的連形式不同，破壞情況不同。剛接連接的連廊在地震中塌落的比較少一些，但一旦拉廊在地震中塌落的比較

11、少一些，但一旦拉斷塌落，則主體結構破損較嚴重；滑動連斷塌落，則主體結構破損較嚴重；滑動連接的連廊在地震中容易塌落，尤其是連廊接的連廊在地震中容易塌落，尤其是連廊擱置主體結構牛腿上的連結構造更容易塌擱置主體結構牛腿上的連結構造更容易塌落，但滑動連接的連廊破壞對主體結構影落，但滑動連接的連廊破壞對主體結構影響較小。響較小。 l架空連廊大致有三種布置方式：一是在兩架空連廊大致有三種布置方式：一是在兩個建筑物之間用連廊一跨跨越，以連接建個建筑物之間用連廊一跨跨越，以連接建筑物作為支承；二是連廊獨立支承，兩端筑物作為支承；二是連廊獨立支承，兩端與建筑物連接，但不支承其上；三是連廊與建筑物連接，但不支承其

12、上；三是連廊中間部分獨立支承，首尾兩端或其中之一中間部分獨立支承，首尾兩端或其中之一支承在連接建筑物上。支承在連接建筑物上。l唐山地震中架空連廊的震害大致有兩唐山地震中架空連廊的震害大致有兩類：一類是連廊整體墜落，或者墜而類：一類是連廊整體墜落，或者墜而未落，這是應予防止的；另一類是一未落，這是應予防止的；另一類是一般性破壞，這是力求減輕的。般性破壞，這是力求減輕的。l（1）整體墜落）整體墜落l造成整體墜落的原因大致有三種：造成整體墜落的原因大致有三種：l1）連廊支承結構破壞造成墜落。）連廊支承結構破壞造成墜落。l2)位移過大，連接處破壞造成墜落。位移過大，連接處破壞造成墜落。l3)鄰近建筑物

13、高處倒塌造成連廊整體墜落。鄰近建筑物高處倒塌造成連廊整體墜落。l(2)一般性破壞一般性破壞l大致有以下震害形態(tài)：大致有以下震害形態(tài)：l1)連廊與連接建筑貼近處碰撞，這種震害較連廊與連接建筑貼近處碰撞，這種震害較常見。常見。l2)支承構件及支承埋設件破壞。支承構件及支承埋設件破壞。l3)連廊上部建筑破壞。連廊上部建筑破壞。l2)支承構件及支承埋設件破壞。支承構件及支承埋設件破壞。l位移差較大時，就使支承埋設件產生較大的位移差較大時，就使支承埋設件產生較大的拉拔力；高烈度區(qū)還要加上豎向地震的作用拉拔力；高烈度區(qū)還要加上豎向地震的作用l使錨固螺栓松動、變形以致拔出，支承鋼板使錨固螺栓松動、變形以致拔

14、出，支承鋼板之間開焊而滑移，混凝土支承牛腿產生水平、之間開焊而滑移，混凝土支承牛腿產生水平、豎向和斜向裂縫以致混凝土成片崩脫，形成豎向和斜向裂縫以致混凝土成片崩脫，形成支承構件和支承埋設件不同程度的震害，發(fā)支承構件和支承埋設件不同程度的震害，發(fā)展到極端情況造成失效而致連廊墜落。展到極端情況造成失效而致連廊墜落。l （一）、連廊部分結構宜采用輕型結構（一）、連廊部分結構宜采用輕型結構l連廊部分結構宜優(yōu)選鋼結構及輕型圍護結連廊部分結構宜優(yōu)選鋼結構及輕型圍護結構，連廊部分重量越輕，連廊部分構件及構，連廊部分重量越輕，連廊部分構件及連廊支承構件受力越小，對抗震越有利。連廊支承構件受力越小，對抗震越有利

15、。l（二）、（二）、8度抗震設計時，連廊結構及連廊度抗震設計時，連廊結構及連廊支座應考慮豎向地震的影響，連廊宜按中支座應考慮豎向地震的影響，連廊宜按中震彈性進行設計。震彈性進行設計。l （三）、連廊與主體結構連接要可靠（三）、連廊與主體結構連接要可靠l連廊支座連接支座構件要有較高的可靠度，連廊支座連接支座構件要有較高的可靠度，支座部位是連廊結構的關鍵，設計時要有支座部位是連廊結構的關鍵，設計時要有所加強，要有較高的可靠度。宜按大震不所加強，要有較高的可靠度。宜按大震不屈服設計，即保證大震下連廊不墜落，因屈服設計，即保證大震下連廊不墜落，因此連體支座除按常規(guī)組合內力進行計算外，此連體支座除按常規(guī)

16、組合內力進行計算外，還應進行大震下的驗算。還應進行大震下的驗算。l （三）、連廊與主體結構連接要可靠（三）、連廊與主體結構連接要可靠l連接多采用滑動支座。抗震設計時，連接多采用滑動支座?？拐鹪O計時，支座的設計要留出足夠的滑移量，應支座的設計要留出足夠的滑移量，應能滿足在罕遇地震作用下的位移要求。能滿足在罕遇地震作用下的位移要求。l （三）、連廊與主體結構連接要可靠（三）、連廊與主體結構連接要可靠l支座可有以下幾種選擇：支座可有以下幾種選擇：l1、如果位移較小，可以直接設置板式橡膠、如果位移較小，可以直接設置板式橡膠支座。該支座的優(yōu)點是：構造簡單，價格支座。該支座的優(yōu)點是：構造簡單，價格低，易于

17、更換，具有一定彈性，有一定的低，易于更換，具有一定彈性，有一定的防震作用。防震作用。l 2、如果連廊跨度較大，位置較高，采、如果連廊跨度較大，位置較高，采用滑動連接位移量較大，不容易控制，用滑動連接位移量較大，不容易控制，可考慮采用橡膠支座加阻尼器的方式?？煽紤]采用橡膠支座加阻尼器的方式。l通過設置板式橡膠支座或夾層鋼板橡膠支通過設置板式橡膠支座或夾層鋼板橡膠支座傳遞豎向荷載，加設阻尼器耗散振動能座傳遞豎向荷載，加設阻尼器耗散振動能量，可以減小主體結構的地震反應。量，可以減小主體結構的地震反應。l如豎向荷載不大，可選用板式橡膠支座；如豎向荷載不大，可選用板式橡膠支座；如豎向荷載較大可選用夾層鋼

18、板橡膠支座，如豎向荷載較大可選用夾層鋼板橡膠支座，也可采用多個橡膠墊的方式。也可采用多個橡膠墊的方式。 l對各種連接支座形式，均宜進行時程對各種連接支座形式，均宜進行時程分析，必要時應進行非線性時程分析，分析，必要時應進行非線性時程分析，根據計算結果，確定支座各部位內力、根據計算結果，確定支座各部位內力、位移的大小，選用經濟合適的支座及位移的大小，選用經濟合適的支座及阻尼器。阻尼器。 l對橡膠支座參數選擇包含：支座的最對橡膠支座參數選擇包含：支座的最大豎向承載力、最大容許水平位移以大豎向承載力、最大容許水平位移以及等效剪切剛度等；對阻尼器選擇參及等效剪切剛度等；對阻尼器選擇參數包括：初始剛度、阻尼器行程、工數包括：初始剛度、阻尼器行程、工作頻率、阻尼系數、阻尼的速度指數、作頻率、阻尼系數、阻尼的速度指數、阻尼器出力以及最大速度等。阻尼器出力以及最大速度等。橡膠支座液體粘滯阻尼器l（四）、考慮次生災害（四）、考慮次生災害l架空連廊抗震設計中，如考慮降低抗震設架空連廊抗震設計中，如考慮降低抗震設防要求，不防止架空連廊在