关于架空钢连廊的结构设计探讨

关于架空钢连廊的结构设计探讨

栗志

身份证号码：41142319910429xxxx广东省广州市510641

摘要：现代化社会架空连廊极大的满足了人们对建筑外观和功能使用性上的需求，然而，架空连廊自身刚度的薄弱很容易在地震中发生倒塌等一系列破坏，因此连廊的结构设计一直是结构工程师的一个难题，本文通过分析其结构受力特点和破坏形式，提出了一些架空钢连廊的结构设计要点。

关键词：钢连廊；支座连接；节点

前言：近些年来，随着国家经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，各类建筑工程层出不穷，我们注意到越来越多的多层及高层建筑被广泛应用于各类商业建筑中。出于对建筑造型的美观和功能使用性需求，经常采用连廊将多座塔楼联系在一起。然而，相对于主体结构来说，连廊的刚度和质量要小很多，很容易发生震害坍塌，从而对连接的主体结构也造成破坏。因此，在结构设计中应根据条件的不同采用合适的结构设计方案，从而确保连廊和主体结构的安全性和稳定性，设立多道抗震防线，从而降低地震时连廊和主体结构的破坏程度。

1.架空钢连廊的结构受力特点

连廊是复杂高层建筑结构体系中的一种，其具体是指两幢及以上的高层建筑之间由架空连接体互相连接，进而满足建筑造型和使用功能的要求，所谓连接体即连廊。连廊的跨度由几米到几十米不等。一般情况下，连廊都是按照建筑功能的要求进行设置的。由于连廊自身结构的特殊性，使其具有一系列不同于普通结构的特点，具体体现在以下几个方面：

（一）扭转效应

与普通结构相比，连廊结构的X向和Y向质量和刚度差别很大，这使得该种结构形式的扭转效应非常明显，这是计算连廊结构时必须特别注意的问题之一。通常情况下，在恒、活、风载和地震荷载组合工况作用下，结构自身除了会发生一定平动变形之外，也会产生出扭转变形，然而连体结构扭转效应则会随着两个塔楼之间变形的不对称性而进一步增大，因此连廊结构的扭转效应较普通结构更加明显，受力情况也更为复杂。

（二）连廊结构的受力情况复杂多样

连廊作为疏散通道是建筑中比较重要的部位之一，它的受力情况也较为复杂。这是因为连廊结构不但要承担自身的竖向荷载外，同时为协调两端结构的变形，还要承担较大的水平力。另外，8度以上的抗震设计时，连廊结构还应当考虑竖向地震作用的影响，这一点在实际设计过程中应特别注意。

2.架空钢连廊与两端结构的连接方式

架空钢连廊与两端主体结构的支座连接是整个结构设计中最为关键的环节，不同的连接方式会使得连廊与两端结构受力形式迥然不同。通常的连接处理方式包括以下几种：刚性连接、铰接连接以及滑动连接。下面对这三种连接形式分析对比，从而在设计种选择合适的连接方案。

（1）刚性连接

从受力角度分析，采用刚性连接的连廊不仅要承受自身的恒、活载，更主要的是协调不同塔楼在水平、竖向荷载作用下的不均匀变形。因此，连廊与塔楼连接处的节点受力复杂，会产生较大的弯矩、剪力和轴力，并且上、下弦杆的轴力和弯矩还会构成很大的整体弯矩、剪力。因此，刚性连接的连廊不仅要本身具有较高的强度和刚度，同时支座也要强连接。此连接形式其优点是它加强了连廊与塔楼之间的联系，增强了连体结构的整体稳定性。缺点是在地震力较大时，连廊自身发生破坏的同时会带动主体结构产生较大破坏，并且在结构建模计算中也会与主体结构一起考虑，受力较为复杂，整体各项计算指标也不易算过。

（2）铰接连接

铰接连接的节点受力较为简单明确，其支座节点仅承受水平力和竖向力，计算所得的柱脚连接板和螺栓都较刚性连接支座小很多，并且与主体结构脱开，在结构建模计算时各自单独考虑即可。但是，由于没有了端部的负弯矩，连廊跨中的正弯矩会增大很多，使得构件中部的强度应力比和挠度较大，因此铰接连接的连廊其构件截面会比刚接情况下增大很多。另外，它也极大的削弱了连廊对塔楼共同工作的协调作用，结构整体稳定性方面有所减弱。

（3）滑动连接

若连廊本身的刚度较弱时，即使做成刚性连接，它也无法起到协调两端主体结构变形的作用，这时可考虑将其做成滑动连接的形式。连廊滑动连接既可做成一端铰接，一端滑动的形式，也可以两端均做成滑动支座。此种连接方式，连廊仅承受自身的荷载，受力较小，但是这时连廊已不能再协调塔楼间的共同工作，连廊和主体结构均单独受力。因为滑动端在荷载作用下会产生一定的滑移量，所以滑动支座在设计时要设置限复位装置，并计算连廊在罕遇地震作用下的位移，从而提供预计滑移量，防止连廊滑落或与主体结构发生碰撞而造成破坏。因此这种连接方式一般用于连廊位置较低、跨度较小的情况。

3．其他要求

在实际工程中，架空钢连廊结构属于大跨度人行天桥，因此在设计过程中不仅需要对结构的刚度和强度进行有效控制，还需要对震动舒适度进行分析，按照相关规范的要求，人行天桥上部结构的竖向自震频率不得小于3hz。为确保结构的整体安全性和人体活动所要求的舒适度，架空钢连廊可设置质量调谐阻尼器。另外，连廊楼面多采用钢组合楼板。根据我国现行高规中的要求，对于连接体结构应当加强构造措施，其边梁截面应加大且楼板实际厚度不得小于150mm，并且应当采用双向双层钢筋网，每一层每个方向上的钢筋网配筋率不得小于25%。

结论

综上，架空钢连廊本身属于建筑主体中的不利结构，我们在实际的结构应用中，应根据连廊的跨度、高度、厂地抗震设防烈度等选择合适的结构形式，保证其强度和足够的稳定性，从而达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计目标。

参考文献

[1]徐文华.复杂高层多塔楼连体结构高空连廊的分析与设计[J].同济大学结构工程学院学报.2007(9).

[2]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010