摘要：顺序笔者写此文，是为了对近段时间的工作进行总结和整理。 不仅可以在专业知识上温故知新，而且在未来的设计管理和控制中也能做到得体、有针对性。 如果这篇文章能够起到专业学术界的交流和讨论的效果，我将非常欣...
顺序
笔者写此文，是为了对近段时间的工作进行总结和整理。 不仅可以在专业知识上温故知新，而且在未来的设计管理和控制中也能做到得体、有针对性。 如果这篇文章能够起到专业学术界的交流和讨论的效果，我将非常欣慰。 如果本文有冒犯或侵权，请联系我删除。
文本
目前，我国高层公共建筑发展迅速。 与此同时，它们的功能也日趋复杂化和多样化。 各种商业、体育、科研、办公建筑中的空中走廊结构越来越多。 笔者以实际设计控制工作中典型的大跨连廊设计为例，简单谈谈高层建筑大跨钢结构连廊的设计控制经验。
笔者控制的项目位于宁波市镇海区。 写字楼连廊连接ABCDE的五栋写字楼。 它有两个跨度。 A走廊跨度为33.6米，B走廊跨度为25.2米。 两面宽度均为9.8米，共一层。 廊道表面标高17.05m，顶部标高21.60m，层高4.55米。 主要目的是用于教育和科学研究。 根据政府要求，屋顶层为发光跑道。 荷载值为：地板恒载2.0KN/㎡，活载3.0KN/㎡，屋顶恒载5.0KN/㎡，活载3.0KN/㎡。 宁波市镇海区地震烈度为7度，基本地震加速度为0.1g，地震为第一组，场地类别为IV类，特征周期为0.65s，基本风压为0.50KN /㎡，地面粗糙度类别为B类。
设计院常规混凝土设计：A连廊共两跨，两端悬挑4米。 同时，两端主楼框架梁还可悬挑4米，总跨度为33.6米。 通过设置施工缝，将板与主体结构分离。 厚度为120mm，下柱截面为1000x1100mm，走廊楼柱截面为400x400mm。 B廊道总跨度与A廊道设计类似（如下图）。 它们都是相对传统的混凝土结构设计。
A连廊（33.6米）混凝土结构设计
B连廊（25.2米）混凝土结构设计
笔者重点研究连廊的钢结构设计。 钢廊与主体结构必须采用弱连接。 第一个原因是钢结构连廊位于主体结构的拐角处。 如果强连接的话，整个结构就无法控制扭转，必然会超出极限。 二是主体结构设计。 由于我们急于制作图纸并取得审图证书，因此设计时没有考虑钢结构对主体结构的影响。 第三，由于连廊的平面结构比较大，两端主体建筑的连接面积也不是很大（如下图），就像两个孩子拉着一根沉重的钢缆，而钢廊的振动会对两端的主体结构势必产生比较大的影响，需要加强措施来解决。
走廊平面图（部分）
在谈到弱连接的加固措施时，设计院当时提出的思路是：1、钢廊本身是根据无楼板中震弹性设计的，即在设防作用下烈度地震时，结构构件按第一性能等级或第二性能等级设计。 计算（详见《高层规定》3.11.1~3.11.3），这是本次设计最受争议的焦点。 如果按中震弹性计算，则其抗震性能指标为A或B（见下）。
设计院考虑的第二个加固措施是钢廊道根架设计为中震弹性，二跨框架设计为中震非屈服，下部结构构件设计为中震抗震设计。钢廊道设计为中震抗震，钢廊道根架设计为中震抗震。 柱箍筋在整个长度上密集排列，轴压比受到严格控制。 这也是一个麻烦的部分，因为这套图纸已经经过审定，并取得了审图证书。 端架如此加固，不可避免地需要重新设计和审查，并且桩基础的数量可能会增加。 成本增加是一回事，但时间上并没有耽误，因为当时整个地块已经处于桩基施工阶段，连廊混凝土柱下的桩都已经打通了。
附图摘自李国胜的《多层高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题处理及计算实例》。 书中明确，在刚性连接的情况下，连体本身按中震弹性计算，相邻端部框架必须明确按中震弹性计算，抗震等级需提高提高一级。 但目前尚不清楚在非刚性连接的情况下是否需要考虑走廊本身的性能设计。
设计院认为，弱连接需要加强的措施包括根部连接板及相应延伸一跨板的厚度为150mm，配筋量考虑为0.25%； 轴承滑移量应能满足罕见地震作用下两个方向的要求。 位移要求，并应采取防止坠落、冲击的措施。
这些端架加固措施都可以在李国生的《多高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题处理及计算实例》一书中找到。 它们有充分的根据，作者也同意。
在舒适性设计方面，目前应用最广泛的两种舒适性控制标准是频率限制和加速度限制。 《城市步行桥及步行隧道技术规范》规定，立交桥上部结构的竖向固有频率不得小于3赫兹。 《高层建筑混凝土结构技术规范》第3.7.7条也规定了楼层的舒适度，要求楼层结构的竖向振动频率不应小于3Hz。 钢廊竖向振动第一频率必须大于3.0Hz。 按照《高层建筑混凝土结构技术规程》3.7.6的要求，计算在人体行波激励下竖向振动最大点的加速度峰值。
对于抗震相关设计，设计院当时坚持钢廊必须考虑竖向地震作用，竖向地震作用系数定为0.06。 后来，经过与审图公司和设计院协调沟通，设计院做出妥协，作用系数定为0.04。 ，同时取竖向地震反应谱计算结果与高速规范4.3.13计算结果的最大值。 我们知道，《高新技术条例》（JGJ3-2010）4.3.2条规定，考虑竖向地震的三种情况是：高层建筑大跨度、长悬挑结构，7度（0.15g） ，8度抗震设计时应考虑竖向地震作用； 9度抗震设计应计算竖向地震作用； 第10.2.4条转换结构构件应按第4.3.2条的规定考虑竖向地震作用。 本工程抗震设防烈度为7度（0.1g），钢廊不是转换结构构件。 设计院在考虑钢结构廊道竖向地震作用时无标准可循。
附图摘自李国胜的《多高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题处理及计算实例》。 书中指出：考虑到架空连体结构对竖向地震较为敏感，特别是跨度较大、自重较大的连体结构对竖向地震的影响更为明显。 对于6度、7度0.10g连体结构的抗震设计，应考虑连接件的竖向地震作用。 但笔者认为，李书中的连体结构只应在刚性连接时考虑竖向地震效应。
关于竖向地震作用对构件内力的贡献，笔者根据荷载值和规格再次进行了回顾。 假设本工程走廊楼板自重为3.5+2KN/㎡，其中3.5为楼板自重，2为楼面自重，活荷载为3.0KN/㎡，屋顶恒载为3.5+5KN/㎡，3.5为屋面板自重，5为面层法，活载值为3.0KN/㎡，廊道本身用钢量暂取5.0 KN/㎡，自振周期T=1.1s。 根据《抗震规程》5.1.4，可得特征周期Tg=0.65s，水平地震影响系数最大值αmax=0.08。 根据《抗震规定》5.1.5，可得水平地震影响系数值α1=0.05。
根据《抗震规程》表5.1.3，可得计算地震作用时建筑物重力荷载的代表值：
SGE=3.5+2+3.5+5+5+0.5*3=20.5KN/㎡。 根据《抗震规程》5.2.1，可得结构总水平地震作用标准值FEK=0.05*0.85*20.5=0.87KN/㎡。
根据《高新技术规程》4.3.13、4.3.15，可得结构总竖向地震作用标准值：
FEVK=0.65*0.08*0.75*20.5=0.80KN/㎡＜0.04*20.5=0.82 KN/㎡（竖向地震影响系数协商为0.04），竖向地震作用标准值为0.82 KN/㎡。
根据《高新技术规程》5.6.1~5.6.4，可得结构荷载组合和地震作用组合的效果：
1、基本荷载组合效果设计值（变荷载效果控制组合）：
Sd=1.2*（2+3.5+5+3.5+5）+1.4*（3+3）=31.2KN/㎡
2、基本荷载组合效果设计值（永久荷载效果控制组合）：
Sd=1.35*（2+3.5+5+3.5+5）+1.4*0.7*（3+3）=31.5KN/㎡
3、荷载与水平地震作用基本组合的效果设计值：
Sd=0.75*(1.2*20.5+1.3*0.87)=19.3KN/㎡（0.75为抗震承载力调整系数）
4、荷载与竖向地震作用基本组合的效果设计值：
Sd=1.0*(1.2*20.5+1.3*0.82)=25.7KN/㎡（1.0为抗震承载力调整系数）
5、荷载与水平、竖向地震作用基本组合的效果设计值：
Sd=0.75*(1.2*20.5+1.3*0.87+0.5*0.82)=19.6KN/㎡（0.75为抗震承载力调整系数）
由此可见，竖向地震作用所贡献的内力值与竖向静荷载相比可以忽略不计。 后来设计院也同意不考虑竖向地震影响。
主建筑与连廊连接灵活，支撑对整体结构的安全起着至关重要的作用。 不仅能承受较大的拉（压）力，而且具有足够的变形能力。 为了保证廊道两端结构体能够独立产生水平位移而不互相影响，廊道一端铰接，另一端滑动连接。 实际工程设计中，廊道末端与主体混凝土结构之间预留不小于100mm的抗震缝。 主建筑与连廊采用铰支座和滑动支座的柔性连接方式，避免了主建筑与连廊之间的复杂影响。 廊道部分可以单独建模计算，有利于缓解大跨连体结构的问题。 连接件引起的刚度突变和框架柱上的应力集中有利于抗震。 支撑廊道支撑的主体结构的牛腿或立柱是重要的结构构件，需要特别加固。 钢廊道根部的柱箍筋应全长加密，以增强牛腿以下柱的抗剪能力。 轴承滑移量应能满足罕遇地震双向位移要求风雨连廊 钢结构 设计，防止罕遇地震下损坏。
滑动端桁架与混凝土结构的上下连接节点
轴承一端铰接，另一端滑动。 该类轴承的主要优点是： 1、结构简单，易于制作，施工简便，安装快捷； 2.节省钢材，经济成本，无需特殊维护，日后维护成本低。 低的。 铰接支座的方法是将上弦桁架直接放置在框架柱伸出的牛腿上，底部钢板只有圆孔。 滑动轴承也放置在框架柱伸出的牛腿上，但桁架底部钢板上有长圆孔。 ，可产生单向滑动。
结构的有限元模型，走廊桁架采用两根主桁架，使桁架高度能够充分利用走廊的高度，而不影响建筑的美观。 桁架形式采用弦杆+斜腹杆+竖腹杆。 结构合理、简洁、清晰。 梁之间的距离为4米，使斜腹杆的角度接近45°，提供了最佳的受力。
恒载下的内力图是基于中等地震弹性的内力值。
恒活荷载下的挠度图，挠度控制在1/800。
这是当时组里的谢老师根据手工计算的竖向静荷载计算得出的截面估算。 计算长度24.8米应为33.6米。 笔者重新计算发现，该型钢截面面积为288.5cm2。 上下弦可为HW500X500X15X25，横梁可为HW300X300X10X15。 考虑水平地震作用，截面可适当扩大。
设计院提供的考虑中震弹性设计的截面估算显示，上下弦杆尺寸为700x400x30x30，端部竖向腹杆尺寸为700x400x30x45，中间腹杆尺寸为500x400x30x30，横向次梁尺寸为600x200x12x16，间距为4米，整个单元用钢量为131.3吨，两跨结构类似，总用钢量为100.7吨。
设计院提供的考虑小地震弹性设计的截面估算显示，上、下弦杆分别为600x250x8x10和700x400x30x30，端部竖向腹杆为500x300x14x20，中间腹杆为500x300x12x20，横向次梁尺寸为 500x250x8x14。 二跨结构下弦段稍作修改，其余类似。 由于设计院原则上不同意按小地震弹力设计，因此未进行钢材用量计算。
为了便于成本计算，笔者要求设计院提供末端加固措施的扩展版本。 连接端由型钢柱和型钢梁组成。 端部两层主体结构厚度均为150mm厚，配筋率为0.25%。 考虑。
根据公司造价部门提供的测算表，连廊混凝土方案造价为149.5万元，连廊钢桁架总造价为778.9万元，考虑到地震弹性，这是较具体计划增加造价629.4万元。 考虑到钢桁架的施工难度，增加的成本应该不止这个数额。
结论
本文通过工程实例，从设计与控制的角度介绍大跨度钢结构连廊的设计思路和方法，以及需要考虑的设计因素和条件。 笔者认为这是一个值得总结和分享的管控经验，所以写出来与大家分享。 分享、交流、共同进步。 业主追求的是经济合理，而设计师和审图公司都会把安全放在第一位，在保证安全的前提下再考虑经济。 双方利益平衡点不同就会形成矛盾。 笔者相信，当存在矛盾时，就会迸发出强烈的知识火花。 矛盾是事物发展的动力源泉，这本身就是一件好事。