作者：张毅
1 工程概况
成都市某双塔连体结构，西塔楼高度为
140. 4m，东塔楼高度为171. 5m，塔楼为框架核心筒
结构，过街连廊位于5～8层，过街连廊下为市政道
路。
2 结构布置
东、西塔楼均采用钢筋}昆凝土框架一核心筒结构，楼板为现浇钢筋混凝土梁板结构。作为塔楼的主要抗侧力构件，核心筒墙体厚度随楼层高度增加不断向内收进，东、西塔楼核心筒外墙厚度自下而上的变化范围均为900~ 400mm,其中，东塔楼核心筒平面尺寸为12. 2m×28m，高宽比为14；西塔楼核心筒平面尺寸为10. 4m×28m，高宽比为13.5。中间过街连廊为钢结构，跨度为45m。
为了尽量减小框架柱截面，对结构底部（东塔楼13层楼面以下、西塔楼10层楼面以下）进行加强，主楼的框架柱全部采用型钢混凝土柱，典型柱截面尺寸为1 600 xl 600，在结构底部以上，框架柱采用钢筋混凝土柱，截面尺寸逐渐递减至800×800，墙柱混凝土强度等级从下到上由C60逐级变化到C30。梁板混凝土强度等级均为C30，通过每层的楼面梁刚性连接，核心筒和周边框架柱能够很好地形成双重抗侧力体系，使外框架与核心筒共同受力，以此来抵御水平荷载和竖向荷载。
3 连廊的结构形式
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ 3-2010)（简称高规）第10.5.4条及第10.5.5条条文说明的内容，连接体与塔楼的连接可大致分为刚性连接（强连接）和滑动连接（弱连接）两种。本工程中的连接体虽然跨度较大（达到45m），但连接体本身的宽度也较大，且连接体桁架的高度达到9. 6m，跨高比达到4.7，其自身平面内刚度极大，桁架平面外则通过150mm厚的楼板及单向次梁进行连接。由于连接体位于塔楼结构的较低楼层，而且连接体底下为市政道路，为了使结构整体安全可靠，故连接体与塔楼之间采用刚性连接。此时，连接体不仅承受自身的重力荷载，而且会参与协调连接体两端的变形及振动所产生的作用效应，在与塔楼连接处的受力很大，需进行多项分析以考察连接体对塔楼的影响。本文仅针对连接体对塔楼的影响进行论述，对连接体本身的讨论参。
4 单塔小震反应谱计算分析
高规第10.5.7-2条中指出，刚性连接的连接体楼板较为薄弱时，宜补充分塔楼模型计算分析。本工程连接体本身的刚度较大，连接体与塔楼进行刚性连接，上下弦杆伸入主体结构内一跨至塔楼核心筒或框架柱再进行有效的锚固连接。虽然采取了上述加强措施，但为了确保连接体部分失效后两侧塔楼仍然可以独立承担地震作用而不致发生严重破坏或倒塌，在做整体分析计算前，先分别用YJK和MIDAS Building软件分别对东、西塔楼单塔进行了小震反应谱计算，得出东、西塔楼在小震下的主要计算结果，如表1，2所示。
由表1，2可知，在不考虑连接体约束的情况下，两个单塔的位移角、周期比都能满足高规的要求，而刚重比均小于高规的要求，需考虑重力二阶效应；两种软件所计算得出的东、西塔楼的周期、刚重比和位移角基本一致，说明计算结果真实可信。同时，由于建筑布置时，两个塔楼的核心筒均为y向刚度比X向刚度大，导致东、西塔楼均表现出X向为弱轴、Y，向为强轴的特性。
5 连体结构整体小震反应谱计算分析
将东、西塔楼通过大跨连廊进行连接，得到连体结构整体模型，对该模型进行分析，得出连体结构的计算参数，如表3所示。
由于东、西塔楼合在一起后总振型数发生变化，需对整体结构的前6阶振型进行考察，并与分塔楼的参数进行比较，以得出连接体对塔楼的影响。同时为了安全考虑，根据高规第10.5.3条对连体结构计人竖向地震作用。
在整体计算后，对比单塔所得的参数可以发现，东、西塔楼的第1周期均有所缩短，同时，两个塔楼的X向刚重比亦同时变大，说明两个塔楼在连接体桁架的支撑约束下，X向的刚度均得到明显加强；在地震作用下，连接体很好地协调了两塔楼的同步变形，使两塔楼同向振动的振型成为第1振型，而使反向振动的振型成为了第4振型，如图1，2所示。
另一方面，在考虑了连接体的作用后，东、西塔楼的y向周期均略微增大，刚重比比单塔小，这是由于连接体桁架平面内为X向，其能对两塔楼X向的刚度有很明显的提高作用，而连接体桁架自身平面外y向的刚度较弱，其3个桁架间在平面外仅通过若干跨度较大的次梁和150mm厚的楼板进行连接，对整体结构的刚度贡献很小。而大跨度连接体本身的质量较大，在刚度增大有限而质量增加较多的情况下，整体结构Y，向刚度自然就会出现一定的减小。由前述单塔分析已知，两塔楼自身的Y，向刚度较大，可见，连接体虽然略微减小了两塔楼的y向刚度，但较大程度地提高了其X向刚度。
高规第10.5.6条的条文说明中指出：连体结构抗扭转性能较差，扭转振型丰富，当第一扭转频率与场地卓越频率接近时，容易引起较大的扭转反应，易造成结构破坏。查看两个软件对连体结构整体计算的结果，扭转效应均出现在第5、第6周期，且周期比与单塔计算所得的结果非常接近，说明连接体在增强了整体结构X向刚度的同时，仍然能够保持很好的抗扭转性能，由于连接体的高度较低，由连接体引起的不均匀水平力不能产生较大的扭转效应，在地震作用下，结构不会先出现脆性扭转破坏。
6 弹性时程分析
选用两条天然波San Fernand0 1971-2-9（命名为USER1）及IMPERIAL VALLEY 1979-10-15（命名为USER2）和一条人工波（命名为USER3）进行多遇地震下的弹性时程分析计算，取计算结果与反应谱结果的包络。
在输入地震波时，考虑三向地震作用，地震波的输入比例为X向：X:y：Z=1.0：0.85:0.65；y向：X：y：Z：0. 85:1．O：0.65。图3，4所示计算结果中，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法( CQC)计算结果的65%，且不大于135%；多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于CQC计算结果的80%，且不大于120%，可见均满足高规的要求，弹性时程分析计算结果与CQC计算结果基本一致。
7 弹塑性时程分析
用MIDAS Building对结构进行设防烈度地震及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。该软件动力弹塑性分析方法使用Newmark-p的直接积分法，模型中墙单元采用纤维模型，纤维模型采用纤维束描述钢筋或混凝土材料，通过平截面假定分析建筑构件截面的弯矩。曲率、轴力一轴向变形与相应的纤维束应力，应变之间的关系。程序的墙单元剪切本构关系以单元的实际剪切应变与屈服剪切应变的比值来定义墙单元的剪切应变等级，并将剪切应变等级分
为5级，根据等级判断纤维的损伤程度，等级越高表示损伤越严重。
在读取USER3主方向为y向的罕遇地震下剪力墙的剪切应变等级时发现，在罕遇地震作用下，在连接体层（5～8层），剪力墙的连梁及外筒的损伤均较轻，大部分连梁的剪切应变等级达到4级，局部达到5级（同时其他楼层的连梁基本达到了5级）；同时，连体层的外筒剪力墙剪切应变等级仍基本处于2级，墙体的损伤不明显；另一方面，连接体上下数层的连梁及外筒则相对要严重一些，尤其l～4层的y向简体（因地震波主方向为y向的缘故），连梁基本进入屈服阶段，与连梁相连的外筒墙体部分剪切应变等级达到了5级，X向的外筒也有部分墙体达到了3级，其中1层与跨高比较大的连梁相连的外筒墙体的剪切应变等级达到4级，局部达到5级，如图5所示。基于以上分析，读取1~4层及9~ 11层连梁及外筒的地震剪力，按照高规进行了抗剪截面验算，以保证其连梁在屈服耗能时不发生剪切破坏。
由图5可知，即使在罕遇地震作用下，由于连接体桁架自身并未屈服，其与塔楼的框架柱及核心筒形成的抗侧力体系能有效地抵御地震作用，增加抗侧刚度，故在连接体所在层，核心筒连梁及外墙的损伤相对较小；但另外一方面，由于连接体的刚度的影响，导致连接体的相邻上、下层出现一定的刚度突变，该突变将导致构件在强震下的损伤加重，有可能导致结构的整体破坏，所以这些楼层的核心筒的墙身分布筋应相应加强，以满足性能目标对各构件的承载力要求，使结构的承载力及延性得以改善，避免强震下出现破坏。
为了达到上述目的，本工程将1层的核心筒外墙竖向分布筋配筋率提高至0.8%，除1层外的底部加强部位的竖向分布筋配筋率提高至0.6%,底部加强部位的水平分布筋则按照中震弹性的计算结果进行加强，所有底部加强部位的边缘构件纵向钢筋均按照中震不屈服进行设计，以提高结构的承载能力及延性，使结构达到预期的性能目标。
8 连接体对结构楼板应力的影响
由于地震作用会使得两塔楼产生同步或不同步的振动，该振动不仅使得连接体的构件（桁架、楼板等）产生巨大的拉、压力，还会使得塔楼内部的构件产生相应的反作用力，该作用力最终通过框架柱及核心筒往下传递。为了分析楼板应力的影响，用ETABS对5～8层进行了罕遇地震作用下的楼板应力分析，其中西、东塔楼8层楼板X向罕遇地震作用下X向的应力分布如图6，7所示。从图中可以看出，楼板由地震作用产生的应力整体不大，仅在竖向构件处产生局部的应力集中，需在设计时对应力集中较大的区域进行加强。
根据应力分析的结果可以推断：本工程的低位连接体对两塔楼连体范围内的楼板应力有一定的影响，但由于连接体所在的楼层较低，在该楼层由于地震作用引起的位移所产生的应力较小，故低位连接体对塔楼的梁板影响较小，只需按照计算结果进行相应的配筋加强，就能满足罕遇地震作用下设定的性能目标要求。
本工程将5~8层塔楼与连接体相连的楼板均加厚至200mm，配筋率提高至0.3%，并按照楼板应力分析的结果进行楼板的附加配筋；4层及9层楼板加厚至150mm，配筋率0.25 qo；连接体所在楼层及其相邻上下层楼板设为弹性膜，考虑连接体对塔楼梁的影响，在梁配筋时考虑水平力的作用，梁顶及梁底纵筋通长布置，以使得桁架的巨大的水平力能有效传递。
9 结论
(1)本工程低位连接体对两塔楼沿连体桁架方向的刚度有一定程度的加强，对提高结构的整体性有利。
(2)由于连接体的刚度贡献，连接体所在楼层的竖向构件在罕遇地震下的损伤较小；但由于连接体导致的刚度突变会使其相邻上下层的损伤加大需对这些楼层进行相应加强，
。(3)相对于高位连接体，低位连接体对塔楼的梁板应力影响较小，但仍需对连接体所在层及其相邻上下层的梁及楼板进行构造上的加强，以保证连接体的水平力得到有效传递。
综上所述，两个结构形式接近的塔楼高度不一样时，只要连接体具备足够的刚度，设计得当，就能将连体结构对塔楼的影响降到最低，达到结构安全可靠的目的。
10[摘要] 为了探究低位连体结构的连廊对塔楼刚度、周期、振型、扭转等动力特性的影响以及罕遇地震下整体结构的损伤、连体部位的楼板应力情况，对某工程在多遇地震及罕遇地震下的响应进行了研究。计算结果表明：采用刚性连接的连接体具备足够的刚度时，连接体能够有效地协调塔楼的侧向变形，增加结构整体刚度；在罕遇地震下，连接体所在层的相邻上下层的损伤较其他楼层要大，需对其相应加强，虽然低位连体的楼板应力相对较小，但仍需
对连接体所在层及其相邻上下层的梁和楼板进行构造上的加强，以保证连接体的水平力得到有效传递。
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