建滔广场位于上海市长宁临空园区10-1地块，建筑面积约为8.8万m²，建筑主要使用功能为办公。由两座塔楼 (塔楼1、塔楼2) 组成，塔楼地下2层，地上8层，顶部2层由连接体连为一体，建筑屋面高度为31.5m。两塔楼均为A类高层建筑。本工程建筑抗震设防类别为丙类，设计使用年限为50年，地面粗糙度类别为B类。建筑效果图如图1所示。

　　 两塔楼为框架-核心筒结构体系，外框架及核心筒为钢筋混凝土结构。连接体由4榀钢桁架构成，跨度达72m，结构典型平面布置如图2所示。

　　 为了保证连接体与两塔楼的可靠连接，与连接体相连的框架柱采用型钢混凝土柱，与连接体相连的框架梁采用型钢混凝土梁，与连接体相近的墙体采用钢板剪力墙^[1]，如图3所示。其中最大型钢混凝土柱和型钢混凝土梁的截面尺寸见图2。混凝土强度等级为C40，钢材材质为Q345B。

　　 本项目存在四项超限情况，分别为:1) 扭转不规则。考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2。2) 楼板不连续。连接体8层楼板和屋面板开大洞，削弱严重，如图4所示。3) 刚度突变，相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%。4) 复杂连接，大跨连体结构。

　　 本项目的抗震设计在满足国家规范和地方规范的同时，根据性能化抗震设计的概念进行设计，结构抗震性能目标整体达到《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ 3—2010) ^[2] (简称高规) 性能C的要求，即关键构件在多遇地震作用下，无损坏;在设防烈度地震作用下，轻微损坏;在预估的罕遇地震作用下，轻度损坏，正载面承载力不屈服，抗剪承载力弹性。

　　 办公区考虑找平、铺面、吊顶、线管等做法，恒荷载取2.0kN/m²，上人屋面恒荷载取5.5 kN/m²，办公区活荷载取2.0 kN/m²，上人屋面活荷载取2.0kN/m²。

　　 基本雪压按50年重现期取值，S₀=0.2kN/m²，屋面积雪分布系数按《建筑结构荷载规范》 (GB 50009—2012) 取用。基本风压按100年重现期取值，w₀=0.60kN/m²。

　　 工程所处地区抗震设防烈度为7度 (0.10g) ，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅳ类。

　　 结构整体弹性温度分析，采用升温25℃和降温25℃;考虑收缩、徐变的非线性温度分析，采用当地月平均气温进行计算。

　　 本文分别采用ETABS, MIDAS Building和SAP2000这三种结构分析软件，根据《实用高层建筑结构设计》^[3]对连体结构进行分析计算。

　　 采用ETABS, MIDAS Building两种软件，得到的周期和振型如表1所示。由表可知，两种软件得出的计算结果相近，前3阶振型相差在5%以内，并且第一扭转周期与第一平动周期的比值满足高规的要求。

　　 采用MIDAS Building软件计算得出的各楼层的剪重比曲线如图5所示，由图5可知，结构任一楼层的剪重比均大于高规要求的最小值1.6%。

　　 采用ETABS软件，计算得出X向刚重比为15.57, Y向刚重比为21.75。两个方向的刚重比均大于1.4，满足高规中对结构整体稳定验算的要求;两个方向刚重比均大于2.7，表明结构计算中可不考虑重力二阶效应。

　　 双向地震作用下连体结构最大位移角计算结果如表3所示，由表3可知，层间位移角均小于1/800，满足高规的要求。

　　 根据高规，考虑层高修正来计算刚度比。各楼层的侧向刚度比如图6所示，由图6可知，由于连接体桁架作用，楼层的侧向刚度比在6层发生了突变，其他楼层满足本层与相邻上一层的比值大于高规限值0.9的要求。

　　 参考文献[4]对该结构进行施工过程设计分析，结果表明:由于连接体桁架连接在两座塔楼上，在连接体桁架的支座端，上支座承受水平拉力，下支座承受水平压力，上、下支座的水平力通过梁板传递到塔楼的核心筒剪力墙上，使得核心筒承受一个力偶矩，在力偶矩的作用下剪力墙一侧产生了拉应力，经分析在荷载标准组合 (恒荷载+活荷载) 作用下拉应力达到5.2MPa。

　　 又由于楼板与桁架上、下弦共同工作，在桁架上、下弦受拉部位，楼板也受拉而产生拉应力，经分析在荷载标准组合 (恒荷载+活荷载) 作用下拉应力达到5.0MPa。

　　 为了减少墙体和楼板拉应力，现采取施工措施，施工过程为:首先施工两座塔楼，然后施工连接体，连接体桁架支座部位一端采用铰支座，另一端采用滑动支座，释放连接体自重部分传到塔楼的拉应力，等连接体大部分施工结束后，再将铰支座改为刚接，滑动支座改为刚接。同时对受拉部位楼板预留后浇带，等连接体施工结束后，再浇筑后浇带。

　　 采取此施工措施后，墙体拉应力降到0.8MPa，楼板拉应力降到1.1MPa。

　　 为了保证连接体在极端状况下仍能正常工作，用拆除节点连接杆件的方法对连接体部位进行抗倒塌分析^[5]。分别拆除了上端支座节点、下端支座节点、上弦靠近支座节点、下弦靠近支座节点、上弦跨中节点、下弦跨中节点，对连接体结构进行分析。通过SAP2000计算，分析结果表明:当端部节点破坏时，连接体杆件应力比最大达0.99，说明连接体仍能保持弹性。当靠近支座的弦杆节点破坏时，连接体杆件应力比最大达1.297，说明连接体杆件已不能保证处于弹性状态，但是如果设计采用钢材屈服强度345MPa，则其应力比最大为0.996，处于不屈服状态，说明结构仍可正常工作。当弦杆跨中节点破坏时，连接体杆件应力比最大达0.96，说明连接体仍能保持弹性。

　　 用SAP2000对结构整体降温25℃，当降温25℃时，由温度引起的结构楼板最大拉应力为1.0MPa，不超过混凝土的抗拉强度，可见温度对整体结构受力影响较小。

　　 为了较为准确地分析在整个施工、使用过程中非荷载效应对结构的影响，对其进行了考虑收缩、徐变的全过程温度分析。收缩徐变效应采用国际预应力协会和欧洲混凝土委员会 (CEP-FIP) 所建议的模式进行计算。温度荷载根据施工进度计划，在每一层楼盖施工完成时，根据当月平均气温施加温度荷载，逐层施工，逐步施加温度荷载，直到工程结束，共计3年时间。

　　 分析结果表明:本项目为超长地下室结构，考虑了混凝土收缩、徐变、温度等非荷载效应后，地下室顶板最大应力为2.85MPa，连接体楼板最大拉应力为1.4MPa，通过对楼板合理配筋及采取相应的施工措施，可以进一步降低楼板拉应力，因此可以保证结构的使用要求。混凝土框架受温差影响较小。

　　 节点是保证结构构件充分发挥性能的关键，因此选取连接体桁架最关键的、较复杂的上弦杆支座节点和下弦杆支座节点，采用有限元软件ANSYS，选取包括大震荷载组合工况在内的最大荷载组合下的构件内力进行分析^[6]，分析结果如图7和图8所示。

　　 由分析结果可见，在内力最大荷载工况下，上弦杆支座节点最大应力约为312MPa，下弦杆支座节点应力集中部位最大应力约为346MPa，节点可以认为均处于弹性，且节点域外的构件应力要高于节点域应力，节点达到了“强节点弱构件”要求，节点具有足够安全度，可以保证结构正常、安全工作。

　　 连接体为钢结构，其稳定性关系到整体结构的安全，因此需对其进行屈曲分析。

　　 选取恒荷载和活荷载的标准值作为荷载，并对连接体的梁、板和桁架构件进行细分，线性分析结果表明:第一阶屈曲特征值为9.52，屈曲发生时，主桁架构件未发生屈曲，结构的低阶模态屈曲主要是连接体顶层屋面板受压屈曲，属于次要构件屈曲。主桁架第一阶屈曲发生在桁架腹杆，屈曲特征值为37.86，由此可见，整个结构有足够安全度保证结构的稳定安全。

　　 选取中震作用下连接体所在楼层及其上部屋面层的地震剪力作为荷载，线性分析结果表明:第一阶屈曲特征值为22.68，主桁架构件未发生屈曲，第一阶屈曲属于楼板受压屈曲，属于次要构件屈曲。主桁架第一阶屈曲发生在桁架腹杆，屈曲特征值为59.22，由此可见，整个结构有足够安全度保证结构的稳定安全。

　　 楼盖舒适度根据高规要求从严控制，展厅按商场考虑，限值按0.15m/s²取值;办公限值按0.05m/s²考虑^[7]。竖向荷载采用IABSE (国际桥梁及结构工程协会) 行走荷载模型，体重按75kg考虑，频率按1.6～2.4Hz考虑，分析结果表明连接体展厅人群密度可达到1人/2m²，舒适度满足使用要求;连接体1层办公人群密度可达到1人/4m²，舒适度满足使用要求。

　　 本工程混凝土本构关系采用《混凝土结构设计规范》 (GB 50010—2010) 附录C中的单轴受压应力-应变本构模型，钢筋采用双折线本构模型。本工程塑性铰滞回模型采用修正武田三折线模型。本工程非线性方程计算采用Newmark-β直接积分方法，采用完全牛顿-拉普森法进行迭代收敛计算直至满足收敛条件，迭代参数中设定最小时间步长为0.000 01s，最大迭代次数为30次，非线性分析时自动更新阻尼矩阵。地震波选取2组天然波和1组人工波。

　　 分析结果表明:X向最大层间位移角为1/317, Y向最大层间位移角为1/380。大部分剪力墙混凝土未开裂，钢筋未屈服，剪力墙混凝土受压和钢筋拉压基本处于弹性阶段。与连接体相连的剪力墙只有少数墙应变过大，需采取构造措施加强。大部分连梁在罕遇地震作用下进入第1屈服状态，少数进入第2屈服状态，塑性损伤有限，连梁剪切基本处于弹性阶段。部分框架梁的塑性变形超过开裂水准，少数超过屈服强度水准;少数框架柱塑性变形超过开裂水准，均未进入屈服状态。连接体桁架绝大部分构件处于弹性阶段，只有少数出现塑性，与连接体相连的构件出现一定的塑性损伤，但损伤有限。

　　 整体来看，结构在罕遇地震作用下的弹塑性反应及破坏机制，符合结构抗震工程的概念设计要求，能达到预期的抗震性能目标。

　　 通过对此超限大跨连体建筑的计算分析和结构设计，解决了超大跨度连体建筑的抗震设计、使用舒适度等关键问题。结合抗倒塌分析、温度分析、施工模拟分析等全过程设计的思想解决了设计、施工、使用的一系列问题，保证了建筑功能和结构安全。为今后类似工程提供了设计参考，对连体建筑的发展创新做出了一定贡献。