一种不等强双（多）塔楼连体结构及施工方法与流程

本发明涉及土木工程，具体涉及一种不等强双（多）塔楼连体结构及施工方法。

背景技术：

1、连体结构因其外型和功能的多样性越来越受到建筑师的青睐，随着对建筑功能要求的日益复杂，与连接体相连塔楼的平面布置、层数、层高等也常常不同，造成塔楼结构刚度、动力特性等差异很大，形成不等强双（多）塔连体结构。对于不等强的双（多）塔楼结构，由于塔楼自身结构刚度、动力特性的差异性，导致塔楼在水平力作用下的振动不同步、不协调。

2、目前，连体结构中连接体与塔楼的传统连接形式主要为刚性连接和滑动连接。刚性连接一般要求与连接体相连塔楼宜有相同或相近的体型、平面和刚度，连接体协调相连塔楼在水平力作用下的变形并传递水平力；滑动连接通常在塔楼立面外侧设置牛腿构件，连接体与塔楼间沿竖向设置变形缝，形成各自独立的结构单元，以实现连接体与塔楼间的滑动。

3、在高位设置连接体形成不等强双（多）塔楼连体结构时，连接体与塔楼间如采用刚性连接，由于结构刚度不同造成塔楼振动不同步，甚至完全反向，塔楼间存在相互干扰，此时连接体协调水平力作用下塔楼受力及变形的难度加大，连接体自身受力较大，连接体杆件尺寸大，塔楼中与连接体相连的构件在连体层及上下相邻数层高度范围内受力复杂，增加设计难度；

4、连接体与塔楼间如采用滑动连接，由于塔楼振动的不同步会导致连接体与塔楼间的滑移量增大，为保证足够的滑移量，变形缝宽度一般均较大，严重影响建筑立面造型，同时也会使整体结构防撞及防跌落控制难度加大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种不等强双（多）塔楼连体结构及施工方法，可有效解决现有技术中不等强连体结构（建筑平面两个方向的塔楼结构刚度比达到2～3）协同工作困难，构件受力复杂，连接体与塔楼相互滑移控制、防撞及防跌落控制困难等问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种不等强双（多）塔楼连体结构，包括连接体、主塔楼和支撑塔楼，主塔楼和支撑塔楼之间通过连接体连接，主塔楼与支撑塔楼在平面布置、层高、层数以及结构动力特性上完全不同，主塔楼在平面两个方向上的结构刚度为支撑塔楼的2～3倍；

4、连接体的一端设置在主塔楼的中上部，另一端设置在支撑塔楼的顶部，连接体与主塔楼间采用刚性连接，与支撑塔楼间通过设置在连接位置处的连体协调装置有限刚性连接；连接体的层数为1～5层；

5、按在平面的位置关系，连接体包括连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段、连接体中间提升段、连接体后补段及连接体临时加强构件；连接体后补段和连接体临时加强构件设在连接体主塔楼侧预装段和连接体中间提升段之间的连接处以及连接体支撑塔楼侧预装段和连接体中间提升段之间的连接处；

6、按组成构件，连接体采用钢桁架结构，包括连接体钢桁架、焊接在连接体钢桁架上的连接体钢梁、焊接在连接体钢桁架顶面的连接体楼板、焊接在连接体钢桁架内用于传递水平力的水平支撑构件及焊接在连接体钢桁架上靠近主塔楼一侧的连接体钢桁架延伸部分；

7、连接体的刚度及强度满足在静力荷载下的使用要求，其竖向变形小于其跨度的1/400；连接体楼板在垂直所连塔楼平面方向上具有有效宽度，有效宽度大于连接体在该方向平面尺寸的40%；

8、不等强双（多）塔楼连体结构还包括连体协调装置，连体协调装置设在连接体和支撑塔楼之间。

9、进一步优选的技术方案：主塔楼通过主塔楼相连竖向构件和设在主塔楼相连竖向构件内的型钢构件与连接体连接；在连接体高度范围内设置型钢构件，并向上、下延伸两层，型钢构件截面为h型钢和/或矩形钢管、圆钢管；连接体钢桁架伸入主塔楼内部的连接体钢桁架延伸部分至少为一跨，连接体钢桁架延伸部分与型钢构件之间采用刚性连接。

10、进一步优选的技术方案：支撑塔楼承受连接体及主塔楼传递的竖向作用；

11、支撑塔楼的结构刚度k3与主塔楼的结构刚度k2间存在如下关系：k3∈[1/3,1/2]k2，支撑塔楼与主塔楼在塔楼结构所在水平面内两个方向的动力特性完全不同。

12、进一步优选的技术方案：连体协调装置设置在连接体和支撑塔楼相连竖向构件的顶部之间；连体协调装置包括竖向支撑装置、水平弹性装置、水平阻尼装置和水平限位装置。

13、进一步优选的技术方案：竖向支撑装置选用聚四氟乙烯弹性滑板支座；

14、水平弹性装置选用钢弹簧或弹性钢板；

15、水平阻尼装置选用阻尼板；

16、水平限位装置选用黏滞阻尼器。

17、进一步优选的技术方案：竖向支撑装置和水平弹性装置合并为一构件，形成合并构件一，合并构件一选用天然橡胶支座；

18、水平阻尼装置选用阻尼板；

19、水平限位装置选用黏滞阻尼器。

20、进一步优选的技术方案：竖向支撑装置、水平弹性装置和水平阻尼装置合并为一构件，形成合并构件二，合并构件二选用铅芯橡胶支座；

21、水平限位装置选用黏滞阻尼器。

22、所述的不等强双（多）塔楼连体结构的施工方法，以连体协调装置采用铅芯橡胶支座的不等强双塔楼连体结构为例，步骤如下：

23、步骤一；两侧塔楼主体结构施工：

24、根据不等强双塔楼连体结构中连接体与主塔楼、支撑塔楼在平面的位置关系，将连接体划分为连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段、连接体中间提升段以及连接体后补段；

25、主塔楼及支撑塔楼主体结构施工，其中主塔楼主体结构包含连接体主塔楼侧预装段，支撑塔楼相连竖向构件施工至与连接体相连标高高度；

26、步骤二；连接体中间提升段拼装及连接体支撑塔楼侧预装段施工：

27、在支撑塔楼相连竖向构件顶部安装铅芯橡胶支座，同时进行连接体中间提升段结构的地面拼装；连接体支撑塔楼侧预装段施工，并与铅芯橡胶支座连接，同时进行黏滞阻尼器及铅芯橡胶支座临时抗拉装置的安装；临时抗拉装置可采用抗拉钢板或抗拉钢筋，抗拉钢板或抗拉钢筋的规格及数量根据计算确定，最后进行连接体支撑塔楼侧预装段的混凝土楼板浇筑；

28、步骤三；连接体中间提升段吊装提升：

29、在连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段上安装提升支架，采用提升装置并通过提升钢绞线将连接体中间提升段提升至设计标高处，并与连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段进行连接；

30、提升支架采用悬臂三角形钢桁架结构，钢桁架截面可以采用h型钢或矩形钢管，优选地，钢桁架截面采用h型钢，便于与连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段连接，钢桁架杆件截面根据提升荷载计算确定；

31、提升装置采用建筑构件提升安装施工技术中常用的液压提升器，主要由上锚具机构、主提升液压缸和下锚具机构组成，中间穿过承重钢绞线，实现大吨位、大跨度、大面积的构件整体同步提升；液压提升器按满足连接体中间提升段液压提升力的要求，并使每台液压设备受载均匀的原则确定；

32、提升钢绞线一端与提升支架相连，另一端与连接体中间提升段相连，钢绞线截面根据连接体中间提升段的重力荷载计算确定；

33、步骤五；连接体后补段施工及铅芯橡胶支座临时抗拉装置拆除：

34、连接体中间提升段与连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段进行连接后，进行连接体后补段的施工，使连接体形成整体，拆除吊装提升装置及连接体临时加强构件；

35、连接体剩余部分混凝土楼板浇筑，连接体楼板达到设计强度并形成整体后，铅芯橡胶支座临时抗拉装置拆除。

36、进一步优选的技术方案：步骤一中，为了保证连接体中间提升段提升就位能够与连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段顺利对接，连接体在划分各分段时，按照各分段的各层杆件错开的原则来进行设置，连接体中间提升段最上层杆件断口距离连接体主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段杆件最远，各层杆件最小错开距离为100～200mm。

37、进一步优选的技术方案：步骤一中，在一些实施例中，为减小主塔楼侧预装段、连接体支撑塔楼侧预装段、连接体中间提升段在吊装提升过程中的应力与变形，连接体还包括连接体临时加强构件；连接体临时加强构件通常布置在连接体中间提升段的主要桁架立面以及因提升断开需要加固确保稳定性的部位，可以是一个或一组斜撑杆，焊接支撑在钢桁架的弦杆和/或腹杆之间；具体需根据提升模拟分析结果确定。

38、与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：本发明提出了一种不等强双（多）塔楼连体结构及施工方法，对于不等强双（多）塔楼连体结构，连接体的一端设置在主塔楼的中上部，另一端设置在支撑塔楼的顶部，根据与连接体相连塔楼的结构刚度比、动力特性差异情况，通过调整设置在连接体与支撑塔楼间的连体协调装置的性能参数，实现连接体与支撑塔楼的有限刚性连接，既实现连接体与相连不等强塔楼在水平力作用下的协调变形、共同受力，又大大减少连接体自身及塔楼相连构件的内力；市场前景广阔，有很好的社会效益和经济效益。