对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析
双塔连体结构的动力特性分析
模 型”“ ，串并联 刚片 系模 型” 以及 “ ， 三维 空 间有限元
模 型” 串并联 质 点 系模 型 ” 将 塔楼 各 个楼层 简 。“ 是
结构 、 双轴对 称连 体 结 构 和单 轴 对称 连 体结 构进行
动力特 性对 比分 析 ， 进一 步 探 讨 连体结 构 自振 特 以
９３
１ 连体 结构 动 力计 算 模 型
连体结构 一般 为高 层 建筑结 构 ， 因此 ， 件数较 构 多， 其节 点 自由度非 常 庞 大 ， 结构 计 算 时 ， 而 起控 制 作用 的往往 是水 平 向 的地 震 作用 或 风 荷 载作 用 ， 根 据这个 特点 ， 有必 要 对 连体 结 构 水 平荷 载作 用下 的
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２０ ０ ７年
第 ２ ８卷
第 ６期
双 塔 连 体 结 构 的 动 力 特 性 分 析
马 姝蕾
（ 深圳 市建 筑设计 研究 总 院第三设计 院 ， 圳 ５ ８ ３ ） 深 １ ０ １
摘 要 ： 该文以双塔 连体结构为例 ，进行动力特性 分析， 比较 单塔结构 、 轴对称双塔 连体结 构和单轴对称双塔 双
随着高层建 筑高 度 的不 断 增高 ， 面 布置 日趋 平 复杂的 同时 ， 高层 建 筑 竖 向立 面 造 型 日趋 新 颖 。 出 现 了很多 双塔结 构 。根 据双 塔连 体 的 刚度 ， 连体 结 构大致可分 为 ２种 ， 种 形 式 为 ２个 建 筑 之 间可 设 一 置一个或 多的连廊 ， 其跨 度可 为几米 和几 十米不 等 ， 第二种在 ２个主体 结构 的顶部若 干层 连接 成整体楼 层 。高层连体 结构 由于 连体 的设 置 ， 得 各塔 楼 之 使 间的振 动互相耦 合 ， 且 连 体 的设 置 使 得整 个 结 构 并 沿竖 向刚度 和质 量分 布不 均匀 ， 因此 ， 连体 结构 的 自 振振 型较单塔 结构 复杂得 多 。
我某高层双塔结构连廊设计实例
我某高层双塔结构连廊设计实例摘要：结合工程实例，对某高层双塔混合结构体系的设计进行了研究，对双塔高层连廊设计中存在的问题进行了分析，并采取了相应的处理措施，对类似工程的设计具有一定的参考价值。
关键词：双塔；混合结构；连廊Abstract: combined with engineering example, a high-rise towers of mixed structure the design of the system was studied, the twin towers LianLang top the problems existing in the design are analyzed, and take the corresponding measure to the similar engineering design to have the certain reference value.Keywords: twin towers; Mixed structure; LianLang0 引言随着经济的发展，高层建筑的结构形式越来越复杂,为了追求建筑的美观，大底盘高层多塔楼结构成为一种实际工程中广泛应用的复杂高层结构[1]。
魏清等[2]对高层双塔结构的地震反应进行了研究；苏捷[3]基于静力弹塑性Pushover 方法分析了高层大底盘双塔结构的地震反应特性。
郭涛等[4]对非对称大底盘双塔连体结构的动力特性和地震响应进行了研究。
本文结合工程实例，对某高层双塔混合结构体系的设计进行了研究，对双塔高层连廊设计中存在的问题进行了分析，并采取了相应的处理措施。
1 工程概况本工程位于浙江宁波，总建筑面积81354m2，其中地上58176 m2。
地下2层，地上3层裙房，高15.6米，裙房上设有两栋高层连体建筑，1号楼23层，高99.6m；2号楼17层，高74.4m；两个塔楼在66.0m~70.2m（第16、17层）楼面通过连廊相连，连廊跨度27m。
关于高层建筑物间连廊结构设计实例分析
本工程两单体间连廊结构采用一端铰接一端滑动的弱 连接的方式，连廊结构型式为钢结构，主要构件为变截面 Ｈ
型钢梁，楼板采用钢 筋 桁 架 楼 承 板。 承 受 的 荷 载 为 永 久 荷 载，可变荷载，包括楼面活荷载、风荷载、水平及竖向地震作 用，温度作用等。
ｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｏｐｅｎｈｏｌｅｓｉｎｔｈｅｒｏｏｆｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｆｌｏｏｒｈａｌｌａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｅｃｏｎｄｆｌｏｏｒｆｌｏｏｒ．
ＴｈｅＰＫＰＭ ｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅＳＡＴＷＥａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔ：ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅ
ｍｅｎｔｓ，ｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｌｉｍｉｔ，ａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｓｎｅｅｄｅｄ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ
ｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄａｔｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｆｌｏｏｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＣｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ
·４６·
第 ４７卷 第 ２０２１年
１２期月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＪＶａｏｎｌ．． ４７２Ｎ０２ｏ１．２
文章编号：１００９６８２５（２０２１）０２００４６０３
两栋单体之间设置架空连廊设计论文
两栋单体之间设置架空连廊的设计摘要：本文探讨了连体超高层建筑刚性连接与柔性连接两种结构方案。
基于计算结果和现有阻尼器技术, 指出柔性方案减震效果主要在于释放连体和塔楼之间水平约束, 并指出柔性方案设计目前未解决好的关键技术问题是动力弹塑性分析。
综合比较各方案优缺点后, 选择了刚性连接方案。
关键词：架空连廊柔性方案刚性连接中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：前言一、工程概况本工程位于广东珠三角, 地面层数39 层, 高148m, 由平面为切角三角型的对称双塔构成, 东、西塔功能分别为酒店和写字楼, 在第36~ 屋面层通过空中连廊连接( 图1) 。
连廊底部高度130m, 跨度42m, 总高度16.8m。
地震安全性评价表明, 设防烈度为6 度, 常遇地震地面加速度为0.0752g, ⅱ类场地。
100 年基本风压为0.65kn/m2 , 地面粗糙度c类。
二、研究现状和工程经验简介理论分析表明, 不对称连体建筑振型很复杂, 连体之间的内力与塔楼的刚度、连体高度、连体与塔楼的连接方式有较大关系。
连体与塔楼部分交界位置用阻尼器连接可以在双塔连线方向( 纵向) 减小连体内力。
国内连体高层建筑的工程实践逐渐增加, 部分工程还进行了振动台试验验证。
例如: 8 度区北京的uhn 双塔对称连体住宅用了刚性连接, 由于连体是桁架形式, 将两塔的核心筒连接, 较好地协调了双塔的地震力分配和变形, 振动台试验表明罕遇地震下结构保持裂而不坏。
7 度区上海的交银大厦是不对称双塔连体, 试验结果表明在罕遇地震下顶部钢结构连廊处出现拉坏。
7 度区广州信合广场是强不对称连体双塔结构, 进行了刚性和柔性连接的对比试验, 试验结果和理论分析一致, 柔性连接可以减小连体内力, 最后本工程实施的是刚性连接方案。
抗震规范对强连接提出的设计建议是尽量对称和保障连体以及下部楼层的强度。
世界上首幢超高层连体建筑- 日本大阪市新梅田大厦, 采用在39~ 40 层处刚性连接, 在风荷载作用下, 刚性连接连体结构的纵向位移为非连体结构位移的46% ~ 53%, 倾覆力矩为非连体结构的57%~ 65% 。
双塔连体结构的工程实例
双塔连体结构的工程实例马来西亚双塔为对称双塔楼（图1），建成于1996年，位于马来西亚吉隆坡，88层，总高度达450米，是目前世界上最高的连体结构。
其抗侧力体系由中央核心筒、周边柱列和环形梁在内的钢筋混凝土结构组成，在两塔楼的中部有连廊相连。
图1 马来西亚双塔巴黎凯旋门（图2），建于1989 年，是世界上第一座大型连体结构。
它与香榭舍大街上的老巴黎凯旋门位于同一城市的中轴线上，相互辉映，构成巴黎新老城区的主要景点。
新凯旋门在100m 的正方形内切出约60m 的大洞构成。
建筑结构对称均匀，两侧塔楼结构各约20m 进深，主要用做办公楼，顶部连体净跨约60m，高约20m，由双重并式通高桁架构成，桁架采用预应力混凝土箱型大梁。
图2 巴黎凯旋门上海交银大厦（图3）位于浦东陆家嘴金融开发区内，为不对称连体结构。
北塔楼55 层，高230.35m，南塔楼48 层，高197.55m。
两幢塔楼整体外形呈H 型，在第13、26、39 层分别一层楼高（4.1m），净跨12.4m 的两个空间桁架将两幢塔楼连接在一起，两空间桁架又通过交叉斜撑连成整体，以增强塔楼间的连接。
连体与塔楼采用刚性连接。
上海交银金融大厦，为双塔弱连结构，由于两塔楼的高度不同，动力特性有较大差异，塔楼间的析架结构协调结构的变形，对整体结构的受力性能产生影响。
为了研究结构的抗震性能，同济大学进行了振动台试验，试验模型缩比为模型包括两个高层塔楼和塔楼间析架，模型总高米，总质量为吨。
试验分析认为，七度多遇地震作用下，结构处于弹性工作阶段七度地震作用下，结构出现微裂缝，析架无变形，结构满足规范设计要求罕遇七度地震作用下，结构底部柱和剪力墙出现水平裂缝，析架部分屈服，结构不会倒塌，满足设计规范要求八度罕遇地震作用下，结构出现严重开裂，变形增大，析架屈曲，甚至拉断。
图3 上海交银金融大厦梅田摩天大厦（图4），位于日本大阪，为的高层综合写字楼，建成于1993 年，是世界最早的连体超高建筑。
浅析建筑连体结构设计方法
浅析建筑连体结构设计方法一.引言随着我国经济的快速发展，建筑行业发展速度加快。
高层建筑逐渐成为城市现代化建设中的重要组成部分，各种类型的连体高层建筑也逐渐兴起。
高层建筑连体结构使相连的建筑形成空间共同受力的结构形式，具有较为复杂的受力状态，有时存在较为明显的扭转效应，因此必须要重视连体结构特别是在中震、强震作用下的受力机理并采用合理的结构设计方法。
二.高层建筑物连体结构常见方式常见的高层建筑物连体结构方式主要包括三种：（1）塔楼。
在高层建筑物中，塔楼是非常重要的连体结构形式之一，它与单体建筑结构基本相同，一般为剪力墙结构、框架结构、框筒结构等。
塔楼的对称程度、单体差别，直接影响着连体结构的安全性，在施工过程中必须高度注意；（2）连体，连体一般跨越于两个塔楼间，与桥梁相类似。
从静态来看，连体主要承载水平风向荷载或竖向荷载，从动态来看，连体主要承担着塔楼两端的变形相干性；（3）连体与塔楼相连，主要有三种连接方式：a.一端与塔楼进行滑移连接，另一端则是刚性连接；b.两端均与塔楼进行刚性连接；c.两端均与塔楼进行铰接。
三.高层建筑连体结构设计方法1.连体结构设计基本要点（1）提高抗震性能。
对于高层建筑物来说，通常在两栋以上建筑之间进行架空连接，并按照建筑实际功能来对具体的跨度进行设计。
在我国高层建筑连体结构施工中，一般采用刚或柔两种连接方式将主体与连接体进行连接，因为高层建筑连体的竖向刚度易生突变，从而出现较大的扭转效应，其竖向与水平受力情况非常复杂，故此，必须切实增强整体抗震能力，以增强建筑物的安全性。
另外，节点刚度严重影响着整体刚度，同时也需注意施工中的屈曲问题。
（2）结构整体刚度。
在进行连体的设置之后，塔楼在连接处可能会发生刚度巨变，假若连体刚度比较大，这个部位就会出现比较明显的刚度突变，如果在连体结构刚度较小，可将双塔连体进行简化处理，如果连体刚度较大，把连体看作刚性楼层，也不会出现较大的计算误差，在非对称连体结构中，应将连体刚度降到最低，从而减小高塔位移的影响，增大低塔的位移，最终达到整体刚度要求。
《四川建筑》二○○六年1—6期总目次
雅安市滨河步行街规划设计后记 ……… 赵祥 ， 冯美歌 （４ ２）
风水理 论对 代人屑 环境 建设的启示 ………………… 邓盛杰 （５ ２） 沦城 中村 改造 策略研 究
— —
吴启和 ， 雷 ， 晓山（ ｌ 赵 徐 １５）…………………… … 廖玉凤 （７ ８） 双塔结构的 自 振特性 分析 …………………………… … 隋忠庆 （０ ９） 浅淡卣 下型地震及其启示 ………… … 阁奕任 ， 郝金伟 。 李迎涛（４ ９） 板壳理论的公式解 法和有 限元解法 的比较 ……………… 王赫（ ６ ９） 钢管混凝土受弯构件极限承载力计算方法探讨 …… 孙俊。 柴迎春（７ ９）
— —
双塔楼 连体结 构抗 震忡能分析 ………………… 周优文。 宏（２ ） 李 １４
官南路立交＿ 程没计概况 ……… 魏建 ， ＿ Ｉ 二 游励晖 。 李岩， 戴胜 勇（２ １６）
开情 桥梁截 面的颤振稳定性研究
・
……………………… 李琦 （２ ） １８
市 政 工 程
・
参与本科生商业建筑设计教学过程之心得 … …… 牛力 （８ ３）
夏雷52芬兰典型的由潮湿引起的筏基失稳问题的探讨飞于远忠54深启低沟泥石流发育特征及动力特性龙达沟泥石流特征及茛对1二程影响的研究偏斜预应力管桩与土相互作用的分析
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《 四川建筑 ＯＯ六年 １ ６ － 期总目次
二ＯＯ六年 第一期 （ 总第 １ ７期 ） ０
中央商务区（ Ｂ ） Ｃ Ｄ 的特色规划 ……………… …… …… 鲍其隽（ ９ １） 城市规划 町持续 发展探讨 茶香漫街 涛声 呜
— —
蕈＝ 忡能的抗 挺设计理论研究 ……………… 车亚玲 ， ｒ 冯章炳（ ０ ） １ ７ 基于混合遗传 算法的桁架优化设计研究 …… 李文雄 ， 陈存恩（ ｌ ） １ Ｏ 粘滞阻尼对 索梁结构动力特性影响分析 …… 董维煜 ， 张克华（ ｌ ） １ ３ 钢筋混凝土桥粱构件的动态可靠件评估
近断层地震作用下连体双塔楼消能连廊的破坏模拟
Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ５ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｗ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｄ ｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｍ ｉ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ５ ０ ，
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对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析
发表时间：2011-04-01T16:02:06.733Z 来源：《价值工程》2011年第3月上旬作者：滕振超何金洲
[导读] 以某十八层对称双塔结构和十八-十六层不对称双塔结构为例
滕振超 Teng Zhenchao；何金洲 He Jinzhou
（东北石油大学土木建筑工程学院，大庆 163318）
（School of Civil Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）
摘要：以某十八层对称双塔结构和十八-十六层不对称双塔结构为例，通过ANSYS有限元分析软件，建立了两种结构的三维有限元模型，并对比分析了两种结构的动力特性，为这两种结构的设计应用积累经验。
Abstract: Citing one 18-floor symmetrical double-tower structure and one 18-floor and 16-floor unsymmetrical double-tower structure as examples, tridimensional finite element model is built according to ANSYS finite element analysis software. On the basis of it, the contrastive analysis of dynamic characteristics of the two double-tower connected structures is carried out, and experience is accumulated for the design and exploit of the two structures.
关键词：有限元分析双塔连体结构动力特性
Key words: finite element analysis；double-tower connected structure；dynamic characteristics
中图分类号：TU311.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）07-0061-02
0 引言
随着我国建筑业的迅速发展，高层多塔结构的应用也逐渐增多，其中以双塔结构应用最为广泛。
高层建筑结构尤其是双塔结构体系的设计要求必须分析清楚结构本身的动力特性，结构的受力特点。
双塔结构一般分为对称和不对称两种形式，有时建筑师为了追求设计的效果，经常采用非对称双塔结构来实现设计意图。
与对称结构相比，不对称结构的布置形式多变，使得结构设计分析也非常困难。
工程实践表明，不对称双塔结构的平扭耦联振动是其地震反应的主要特性，从而导致不同结构形式下的地震作用效应差别较大，地震和风荷载作用下结构受力复杂。
对不对称双塔结构的动力特性进行分析，对此类结构的概念设计非常重要。
本文运用ANSYS有限元分析软件，对对称和不对称双塔结构的动力特性进行了分析比较，从而对此类结构的设计和应用奠定基础。
1 三维有限元分析模型
某双塔楼连体结构为十八层钢筋混凝土结构，总高度54m，层高为3m，对称双塔连体结构简图如图1所示，不对称双塔连体结构总高度54m，层高3m；右塔十八层，左塔十六层，不对称双塔连体结构简图如图2所示；两种结构的三维有限元模型见图3和图4。
梁柱均采用BEAM188单元，该单元基于铁木辛柯梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响，楼板采用SHELL63壳单元。
构件选型及材料见表1。
钢筋混凝土弹性模量，C40砼取为3.25×1010N/m2，C30砼取为3.0×1010N/m2。
2 结构动力特性分析
结构的动力特性及模态分析是确定结构振动特性的主要方法，包括结构的固有频率、自振周期和阵型，动力特性分析也是结构动力分析的基础，是结构在动荷载（地震作用和风荷载）作用下受力分析的起点。
利用有限元软件ANSYS建模分析，得出结构的动力特性如表2、表3所示。
通过上面分析可知，两种结构的自振周期变化趋势相同，而且各自的前三阶自振周期数值非常接近，第四阶自振周期变化幅度较大，自第六阶后变化比较平稳。
高塔部分决定了不对称双塔结构的动力特性，低塔部分的高差越大，刚度的变化越明显，动力特性性变化就越大。
3 结论
本文运用ANSYS有限元分析软件对对称和不对称双塔连体结构的动力特性进行了分析。
不对称双塔连体结构相对于对称连体结构，其动力特性的变化取决于两部分的高差，但是两种结构的变化趋势是一致的。
参考文献：
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[3]卞朝东．大底盘多塔楼高层建筑结构的动力性能分析[D]．南京：东南大学，2003．
[4]包世华，王建东．大底盘多塔楼连体结构的受力分析[J]．建筑结构，1996，(11)：7-13．
[5]李春和．高层建筑结构动力分析模型的选取[J]．同济大学学报，1999， 20(5)：124～185．
作者简介：滕振超（1976-），男，河北故城人，讲师，主要研究方向为土木工程的教学和工程结构抗震。