作者： 姚峰、张健滔、王柳、尤永健

出处： 《钢结构（中英文）》，2024年，39卷(04)，第1-9页

主题： 以某医院新建住院楼为工程背景，针对其宽度收窄式多层间隔高位连体结构的复杂体型，系统研究其在设计阶段的连接方式比选与抗震性能化设计，以及施工阶段的胎架拆除方案优化等关键技术问题

原文官方阅读链接： http://gjg.ic-mag.com/cn/article/doi/10.13206/j.gjgS23091301

原文标准摘要

某医院新建住院楼结构总高79.6 m，地上18层，两栋住院楼对称布置，住院楼之间分别位于9F～10F、12F～13F以及15F～16F处间隔设置了3个空中连廊，连廊跨度25.2 m。主体塔楼采用钢框架屈曲约束支撑结构体系，三个钢连廊楼面主梁作为弦杆，上下层之间设置中心支撑，形成平面桁架。连廊相比于主体塔楼结构宽度收窄，由24.3 m减小至7.8 m。整体结构体型复杂，连廊对抗震性能要求较高，且胎架拆除的施工顺序不仅对结构会产生附加效应而且会影响现场施工效率。

为此，分析了宽度收窄式多层间隔高位连体结构设计、施工过程中的关键技术问题及解决方案。通过比较分析连体结构与主体塔楼分别采用强、弱连接方式对主体塔楼的振型模态、抗侧与抗扭刚度以及节点构造形式的差异，确定了连体结构的强连接方案。基于抗震性能化设计目标，对高位连体结构进行了设防地震不屈服验算，结果表明杆件和楼板承载力满足既定的抗震性能目标。根据胎架拆除的施工阶段不同，对比分析了两种施工方案对连体结构产生的附加内力和附加变形，结合现场施工效率，确定采用每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的施工方案。

分析结果表明：两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连体形式，为保证强连体刚度可协调两侧塔楼，应保证连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值；施工阶段可以连接体桁架作为上部连接体胎架支座，附加应力与附加挠度可通过合理施工步释放，且附加挠度可通过施工模拟分析对胎架高度进行补偿。

一、研究背景与研究出发点

现代医疗建筑功能日趋复杂，高层住院楼常需在塔楼之间设置空中连廊以满足医疗流程便捷联系、设备管线连通及人员快速转运等使用需求。当连廊在竖向上多层间隔分布、且连廊宽度相较于主体塔楼显著收窄时，结构体型呈现“宽度收窄式多层间隔高位连体”的复杂特征。此类结构两侧塔楼通过多个高位连廊形成强耦联关系，连体部位受力机理复杂：一方面，连廊作为两塔楼之间的“纽带”，其连接方式（强连接或弱连接）直接影响整体结构的振型模态、抗侧刚度与抗扭刚度；另一方面，连廊自身宽度收窄导致刚度突变，地震作用下应力集中显著，对抗震性能提出更高要求【5†L1-L4】。

施工阶段亦面临突出难题——多层高位连廊的安装需借助临时胎架支撑，而胎架拆除的施工顺序不仅会对结构产生附加内力和附加变形，还直接影响现场施工效率与安全【5†L1-L4】。如何协调设计阶段的连接方式选型与抗震性能目标、施工阶段的胎架拆除工序与变形控制，成为该类复杂连体结构工程实践中的核心挑战。

基于上述工程痛点，该论文以某医院新建住院楼为研究对象，系统开展宽度收窄式多层间隔高位连体结构的设计与施工关键技术研究，旨在建立涵盖“连接方式比选—抗震性能化设计—施工步序优化”的全过程技术解决方案。

二、工程案例与数值分析方案

论文选取某医院新建住院楼为工程案例，结构总高79.6 m，地上18层，两栋住院楼对称布置。两塔楼之间分别在9F～10F、12F～13F及15F～16F处间隔设置3个空中连廊，连廊跨度25.2 m，宽度由主体塔楼的24.3 m收窄至7.8 m【5†L1-L3】。主体塔楼采用钢框架屈曲约束支撑结构体系，三个钢连廊以楼面主梁作为弦杆、上下层之间设置中心支撑，形成平面桁架结构【5†L3-L4】。

研究覆盖设计与施工两大阶段，采用以下分析方案：

设计阶段——对比分析连体结构与主体塔楼分别采用强连接与弱连接两种方式时，对主体塔楼振型模态、抗侧刚度、抗扭刚度以及节点构造形式的差异，综合确定最优连接方案；随后基于抗震性能化设计目标，对高位连体结构进行设防地震不屈服验算【5†L5-L6】。

施工阶段——根据胎架拆除的施工阶段不同，对比分析两种施工方案对连体结构产生的附加内力和附加变形，结合现场施工效率综合确定最优拆撑方案【5†L6-L7】。

三、关键分析结果与机理拆解

（一）连接方式比选

分析表明，两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连接形式。强连接方案可有效协调两侧塔楼的协同工作，显著改善整体结构的抗侧与抗扭性能；而弱连接方案下两侧塔楼相对独立变形，连廊与塔楼连接部位易产生过大相对位移，对建筑功能的正常使用及设备管线安全造成不利影响【5†L8-L9】。为保证强连接刚度能够切实发挥协调两侧塔楼的作用，应确保连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值【5†L8-L9】。

（二）抗震性能化验算

基于确定的强连接方案，对高位连体结构开展设防地震不屈服验算。结果表明：在设防地震作用下，连体结构的钢桁架杆件及楼板承载力均满足既定的抗震性能目标，关键构件保持弹性工作状态，未出现屈服或损伤【5†L6】。这验证了强连接方案在满足“设防地震正常使用”抗震底线方面的可靠性。

（三）施工阶段附加效应控制

施工阶段分析揭示了胎架拆除顺序对结构响应的显著影响。对比两种施工方案——方案一为每层连廊安装完毕即拆除相应胎架，方案二为多层连廊全部安装完成后统一拆除胎架——发现：采用每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的方案，不仅可有效控制施工过程中产生的附加应力与附加挠度，避免应力累积导致构件超限，同时有利于提高现场施工效率【5†L7】【5†L9】。分析进一步指出，施工附加挠度可通过施工模拟分析对胎架高度进行预补偿，从而实现精准的变形控制【5†L9】。

（四）设计—施工一体化协同机理

该研究的核心思路在于设计与施工的联动优化：设计阶段通过强连接方案保证结构整体抗震性能，同时为施工阶段提供了明确的传力路径——以连接体桁架作为上部连接体的胎架支座，使得施工附加效应可通过合理工序得以释放【5†L9】；施工阶段则通过拆撑方案的优化反过来验证设计假定的合理性，确保竣工状态的结构内力与变形符合设计预期。这种设计—施工一体化的技术路径，有效化解了复杂连体结构“抗震要求高”与“施工难度大”之间的矛盾。

四、研究结论与工程应用价值

• 两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连接方案，并应保证连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值，以切实发挥强连接协调两侧塔楼协同工作的功能【5†L8-L9】；
• 宽度收窄式多层间隔高位连体结构的施工阶段，可采用连接体桁架作为上部连接体胎架支座，附加应力与附加挠度可通过合理施工步序予以释放，附加挠度还可通过施工模拟分析对胎架高度进行预补偿【5†L9】；
• 每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的施工方案在附加效应控制与施工效率两方面均具优势，可作为同类工程的优选方案【5†L7】【5†L9】；
• 论文提出的强/弱连接方式对比选型方法、设防地震不屈服性能化验算流程，以及设计—施工联动的附加效应控制技术，可为高层医疗建筑中日益常见的复杂连体结构提供系统性的设计与施工参考依据【5†L5-L7】。