刘强
上海中建建筑设计研究院有限公司 200122
摘要：高层建筑中，连廊应用越来越广泛，应对连廊设计方案进行优化，使得设计过程更加高效合理，满足质量控制目标。本文主要分析大跨度钢结构连廊设计中需要重点考虑的要素，根据目前设计现状和现有技术，对钢结构连廊的设计方案进行优化，重点研究主体结构、楼板质量和节点连接方式，提升设计质量，期望能够为空中连廊的设计提供有益的参考。
关键词：高层建筑；钢结构；空中连廊；风荷载、地震作用；舒适度
引言
高层建筑相对密集的区域可通过连廊形式进行相互连接，该种空中连廊不但可降低交通的压力，还可形成具有观赏性的景观。因此空中连廊建设不仅需从结构方面进行科学的选择归化，同时还需从设计艺术的角度对连廊的构造进行细致规划，从而形成城市中的独有风景。连廊通常会设置在高层建筑的中上位置，跨度可设置为十几到几十米不等，一般会使用刚接或者滑动的支座与楼体连接。空中连廊除了需承担来自纵向的外力外，同时还需对风和地震具有一定的承受能力。
空中连廊所能承担的外力情况相对复杂，如果主体结构发生变形，便需同步进行连廊调节，因此形成水平方向的荷载力，连廊结构便需承担较大的内应力。此外如果连廊的跨度较大，则受到纵向的地震影响也更为明显。因此连廊倾向于使用刚性体，同时运用加强手段，以此保证在充足刚度的支持下提升构件的稳定性，避免出现局部扭转或者振动的情况，尤其连廊为多层连接结构时，更需科学控制其舒适度指标。
与主体刚度不同，连廊的刚度指标相对较小，因此运用滑动连接的形式便可有效降低主体结构在水平方向的变形差对于连廊构件的内力作用。但滑动连接形式的应用目的便是放宽对连廊自由度的控制，降低连接体与主体结构发生变形的可能性。因此需对可采取的措施进行细化分析，尽量减低连廊对结构整体的稳定性构成的负面影响。本文便结合工程的实际情况，重点对高层建筑的空中连廊设计及抗震效果进行分析，希望能够为后续的类似施工提供意见参考。
1、大跨度钢结构连廊设计中考虑要素
与其他类型的建筑不同，连廊结构所具有的扭转振动幅度较大，这便需对其扭转效应实施科学分析，重点衡量风与地震荷载对结构的影响作用。在进行设计时，需对连廊外观及内部的稳定性进行全面衡量，形成和谐的建筑风格，以此迎合建筑设计的标准要求。本文便针对大跨度的连廊扭转效应及连廊连接形式等方面进行深化研究，从而达到优化设计质量的目的。同时还侧重对连廊结构的受力能力进行分析，对相关条件进行科学控制，从而提升结构的稳固性。
1.1 扭转效应
大跨度连廊机构的特点体现为，扭转振动变形较为明显，这便需对相应的结构进行科学控制，因此达到连廊设计的要求。在具体实践的过程中，需充分考虑风和地震荷载的作用，除连廊本身的变形问题，同时也需考虑到扭转效应。对于连廊特征来讲，两侧设计平衡度不高也会造成扭转效应的提升，即使能够设计成对称式，连廊出现变形情况时也会导致两侧整体结构的运动，导致连廊的震动形态更为复杂，因此在设计大跨度的连廊是，需侧重对扭转效应所产生的影响进行格外关注。
1.2 地震力效应
连廊主体中的楼板会明显受到纵向地震的影响，在实施连廊设计时，便需侧重对纵向的地震效应进行考虑。由于连廊受力情况较为复杂，便需在设计环节对两端结构的变形情况进行科学控制，此外还需同步考虑荷载问题，对楼板的重点位置进行加固处理，以此提升其稳定性。在对大跨度连廊进行设计时，需对地震效应进行重点分析，全面衡量风险性，优化参数指标，从而提升连廊设计的质量。
1.3 结构连接方式
在进行连廊设计时，需侧重对主题结构的连接方法进行科学控制，该部分也可作为影响连廊安全性的重要部分。需对连廊结构的重要性进行深化认知，重点对节点实施有效的控制。可应用的连接方法可为：一是以强度指标划分，可使用刚性或者柔性连接方式。二是从节点控制的角度划分，可分为滑动和铰接连接方式。运用不同的连接手段，对节点控制的方法也不同。需结合具体的项目情况选择适合的连接方式，从而能够最大限度优化连廊的设计效果，提升其安全性。
2、工程概况
南通富都国际大酒店（20090701宗地01地块）位于南通市通州经济开发区通吕运河南侧、世纪大道东侧、文昌路北侧，总建筑面积90403m2。整幢建筑由两栋塔楼（酒店塔楼A、酒店塔楼B）组成，并通过一个四层高的裙房连接成一个整体，塔楼A和塔楼B在第15层由一个两层通高的钢结构观光通廊连接，地下室为一层高的停车场、设备用房及人防区域，建筑面积为24088㎡，结构底板面标高为-5.800m。
酒店塔楼A地上18层，结构主屋面标高74.45m；酒店塔楼B地上17层，结构主屋面标高70.45m；塔楼裙房地上4层，结构主屋面标高20.90m，裙房与酒店塔楼之间均设置了抗震缝，将本工程分为四个独立的结构单体，地上总建筑面积为66315㎡。±0.000相当于绝对标高（85高程）4.95m，室内外高差为0.30米。
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图1：提升架平面布置图
3、连廊结构设计
3.1 连廊结构选型
在对主体进行设计时，需科学选择连廊钢桁架的类型。当前钢桁架结构具有明显的经济性等优势特征，在具体设计时需对不同的钢桁架模型设计方案进行横向对比，重点衡量结构设计所形成的空间感能否达到充足的水平，且需考虑成本控制和作业难度是否合理。在设计连廊结构时，需侧重对弦杆和腹杆的位置进行细化研究，同时对结构的角度实施科学的控制，如斜腹杆便需保证斜度为45°，内部结构需达到理想的稳定程度。在实施设计工作时，还需对腹杆及玻璃幕墙等位置进行再次确认，通常可依据H型对钢桁架弦杆开展具体的设计工作。
在对高层连廊进行规划设计时，需侧重对焊接的质量和技术标准进行明确规定，从而保证连廊的设计工作能够达到预期的质量标准，以此提升建筑的安全性。此外在实施设计时，还需对桁架和楼板采用规范的设计技术进行规划，细化分析其中存在的问题，在先进的理念指导下优化控制工程质量，保证主体结构达到理想的稳定效果。
本项目中连廊采用空间钢桁架结构，柱内型钢 Q345B； 钢支撑 Q235B（非屈曲耗能支撑）；其余Q345B；。连廊可使用SATWE与MIDAS软件完成建模和相应的计算工作，通过计算结果可知，如果承载力处于极限状态，则需满足限值要求，在负载组合设计标准下，构件的最大应力比值需为0.25。
3.2 楼板设计
针对楼板进行设计时，不但需侧重控制好结构的刚度及强度指标，同时还需考虑到舒适度等方面的问题。依据高层建筑技术规范要求：“楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3 Hz”，此外通过实验可知，人体能够感受到的舒适度可在4~12 Hz之间。
本项目便结合高层建筑设计的标准化要求，对楼板浇筑开展规范化的设计，依据双层双向的配置规划实施钢筋网的设计工作，此外配筋率需高于0.25%。结合业主提出的需求，为降低高层建筑所需承受的重量，可选择轻骨料实施楼板施工，保证楼板整体在竖向频率方面达到第一自振频率的标准，能够符合《规程》中舒适度的标准。
3.3 节点控制
连梁两端会受到温度、地震力等多种因素的影响，从而会产生水平位移。基于上述因素，设计人员需对连廊节点进行科学控制，保证连廊主体位置的独立性，从而不会受到影响。在选择控制节点时，需以铰接和滑动连接手段为主，在连廊端使用铰接方式进行连接，而另一端使用滑动连接方式。在具体设计期间，如果滑动支座未达到规范程度，便需对滑动的实施方案进行细化完善，这便可能导致发生斜撑的情况，对连廊的稳定性造成明显的影响。为改善上述问题，需对地震效应进行合理配置，从而保证设计方案能够达到科学的水平。
在具体开展设计工作时，两端支架可同时提供横竖两个方向的承载力，针对水平方向的位移需侧重考虑滑动结构及主体的弹塑性特征。结合高层建筑的抗震需求，需将弹塑性的位移控制在140 mm范围内，同时将滑动支架的参数进行科学控制。一般来讲，连廊所能形成的最大竖向支撑力可为1500 kN，转向位移弧度需在0.02 rad范围内。在对节点进行控制时，需对抗震缝进行严格的规范，结合我国抗震的标准要求，将抗震缝设置为高于100 mm，同时也可作为连廊两端与主体结构的预留空间。
此外还需依据腹杆、楼板等部分的位置来设计滑动支座，提升节点连接的有效性，重点提升连廊节点的控制能力。滑动支座的功能可体现为提升连廊的稳定性。此时需注意，铰接能够在横纵两个方向形成约束力，因此在开展设计时，便需侧重对节点进行控制，应用适合的方案来设计节点，同时对连廊的抗震性提出明确要求，以此达到连廊的理想设计效果。在对滑动支座进行设计时，需侧重将地基变动的情况考虑在内，以此提升连廊结构的稳定性，可运用科学的方案进行规划设计，提升连廊两端位置的合理性，从而迎合设计人员及业主的需求。
4、结语
针对高层建筑大跨度连廊的设计进行分析，在具体设计期间，需侧重对主题结构的选型、节点控制进行把握，重点对扭转效应和纵向的地震力进行计算，保证连廊整体的稳定性，提升水平位移和结构自身的抗震能力，同时优化连廊结构的经济性。此外本文还对相关的控制手段进行细化分析，目的在于优化连廊设计和实施的效果，保证满足设计人员和业主的各项需求。
参考文献：
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