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摘要：高层建筑工程中，可采用空中连廊对其加以连接，使高层建筑连为一体，可采用刚性连接与柔性连接方式，并对相应支座设计加以优化。本文以广东省CK住宅工程为例，对高层建筑屋顶钢结构的连廊设计进行探讨与分析，以期提高钢结构连廊设计的合理性。
关键词：高层建筑；屋顶；钢结构连廊
前言
高层建筑工程的覆盖范围日益扩大，应采用空中连廊连接多栋高层建筑，使之成为整体，可以起到疏导交通的作用，同时也可以有效分析空中连廊的空间受力情况，也可通过空中连廊疏导主体结构的变形情况。
1工程简要概况
以广东省CK住宅工程为例进行分析，CK住宅工程包括27~30层的塔楼工程4栋及1栋17层的板楼工程，该工程为现浇混凝土框架剪力墙结构，住宅工程整体建筑面积达到117000㎡，工程抗震设防烈度为7度，建筑类型为丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类场地。板楼与塔楼55m高的上层结构中，设置一层高的连廊。连廊高度在3.7~5m之间，连廊跨度在16.5m左右，连廊采用上下两层的梁板体系，连廊一端连接于板楼屋顶，另一端与塔楼屋顶相连。
出于满足高层建筑立面美观性的考量，其连廊采用两层间距1.2~1.3m的双槽钢加以连接，在压型钢板上进行钢筋混凝土面层的浇注。CK住宅工程的塔楼一侧，直接向塔楼伸入6根密肋钢进行锚固，在板楼一侧屋顶则采用滚轴作为支座。该工程施工方案的应用，可以更好地适应地震情况下的结构位移需求，保证建筑结构的简洁与连接的可靠性，提高建筑立面简洁性及连廊的通透性。连廊两端分别为刚接及滑动，则连廊的设计水平可充分满足建筑中震弹性的技术要求，确保建筑工程在大地震情况下牢固稳定，并有效减少高层施工作业量，提高吊装施工的安全性。
2抗震与抗风验算工程
CK住宅工程主楼之间，以架空连廊作为主要的联系构件，当地震灾害发生时，地震的作用下，建筑主体之间以架空连廊作为工程关键。如果采用刚性连接方式，则在地震灾害情况下，架空连廊应当能够在地震灾害情况下满足抗震设防的结构设计要求；如果采用柔性连接方式，则在地震灾害情况下，架空连廊的设计还应当搭配耗能装置，连廊一端进行刚接，另一端滑动，并对其进行验算。
根据建筑工程抗震设防设计中“大震不倒，中震可修”的设计原则，应当对建筑工程进行变形与节点设计，以确保高层连廊在地震情况下不至于垮塌。建筑工程连廊与塔楼之间相互连接的位置，可采用6根40密肋钢量伸入楼中，连廊端头采用钢板焊接连接工字型钢及高强螺栓，采用压型钢板及混凝土面层使塔楼成一整体。将滚轴支座安装于楼板顶层，确保滚轴支座可自由滑动。
工程连廊可分为上下两层结构，将工程连廊两端分别固定与滑动，对其进行弹塑性动力时程分析，计算两栋建筑之间层模型弹塑性动力时程，对在罕见地震情况下两栋建筑的相对位移情况加以计算。根据其相对位移情况，对罕见地震情况下构件所受到的内力进行反向推算，对构建强度进行验算，计算支座连接与支座变形情况。在进行塑性分析时，应当以新抗震规范为基础，确定在焊件地震情况下建筑结构上下层间所发生的塑性位移角线值，将两栋楼之间的相对位移按照1107mm进行计算，将钢梁伸入板楼楼顶滑动支座2.5m位置，以满足滑动支座的纵向位移需求，在严重地震的情况下，明确其纵向的极限位移情况，连廊滑动端与板楼屋顶结构构建之间的连接并不稳定，确保工程连廊完全脱离该工程主体，以实现真正意义上的滑动连廊，将连廊滑动的长度控制在2.5m左右，以避免连廊垮塌。
横向方向上，可根据连廊位移对构建内力进行反推，并在此基础上进行节点设计，验算钢梁、节点、螺栓、栓钉、焊缝、混凝土节点等重要位置，对材料强度标准强度进行计算。上榀的极限位移情况在1167mm左右，结合以上计算方法进行验算。连廊结构自身的重力荷载计算，可以按照3.5kN/㎡加以计算，确定风荷载的标准值，明确正常情况下的风荷载的控制作用，验算风荷载情况下的构件情况[1]。
3构建方法
向塔楼一跨伸入钢梁，采用角钢及高强螺栓连接固定端及工字钢145，采用埋件将工字钢固定于墙体，采用构造埋件拉筋与结构墙体楼板，可采用现浇混凝土进行连接，实现连廊一端的刚接。连廊工程可采用滚轴支座。上榀所受到的垂直荷载较小，因此应采用弧形支座并敷设四氟板，并严格遵循机械设计规范加以修正。出于提高结构整体性的考量，工程密勒钢梁之间可以每间隔2m进行工字钢的加设与横向支撑，对工程滑动支座之间距离加以控制。
图1 工程滑动支座
风荷载向上风向产生的位移，可将工字钢I10加设于下榀滑动支座梁，使其扣住双槽钢，预留一定间隙并加以约束。上榀梁应当设置于弧形支座，加设钢梁，并使钢梁穿过空心钢板，在孔四周及其两侧进行橡胶的填充，为就钢梁的自由滑动提供保证，对钢梁竖向形变现象加以控制。为上榀密勒钢梁做好支撑工作的需要，在板楼的主体结构上，进行4根劲性混凝土柱，混凝土柱截面积为600×600mm，并在其间设置组合工字钢I50，下方插一层高度，确保混凝土柱墙体之间连为一体，强化墙体楼板构造。
在钢梁伸入外墙的位置预留孔洞，在洞口与钢梁一侧的间隙设置为50mm，在孔隙处进行橡胶的填充，提高钢梁的形变能力。出于减少风压的考量，出于减少风压的考量，可将上榀叠合层上层增设8个洞口，每个洞口的规格为2400×450，并在悬挑端增设圆孔，圆孔规格为φ2200。连廊工程的构造，应当确保其在中震、大震情况下的强度与形变需求。主楼工程应当充分考量工程荷载，强化计算与分析工作，按照中震弹性对刚接位置的墙体进行验算。
另外还应当对主楼结构进行强化。建筑工程设置连廊结构，会导致塔楼强度及牢固性受到削弱，可能导致在洞口增加的情况下出现上下错位，楼层刚度被削弱。基于此，在进行连廊设计时，可就相邻层局部顶板进行加厚，将顶板加厚至200mm的情况下，改用双向双片拉通作为配筋。在17至20层之间的内外墙体进行局部加厚，将其顶板加厚至300mm，增加暗柱以上下联通，扩大截面积，增加配筋。增加连梁配筋，按照竖向抗侧力构件进行计算，向水平转换构件传递的地震内力，与增大系数相乘，并优化板楼墙体刚度[2]。
结语
空中连廊的设计，应当计算并分析其在复杂风荷载情况下的可靠性及稳定性，计算连廊支座的失稳情况，通过连廊的设计为工程结构位移与结构内力进行准确分析，保证工程抗震性能。
参考文献
[1]陈荣喜,单红波,刘晓斌等.某高层钢结构连廊施工技术[J].施工技术,2017,46(07):50-52.
[2]刘轶.高层建筑钢结构连廊结构设计优化分析[J].建设科技,2016(12):46-47.
论文作者:童金仔
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/10
标签：支座论文; 工程论文; 钢梁论文; 位移论文; 情况下论文; 塔楼论文; 荷载论文; 《防护工程》2019年第2期论文;