高层连体结构是指两个塔楼或多个塔楼由设置在一定高度处的连接体(又称连廊)相连接而形成的一种复杂结构体。高层连体结构体系的特点是两个或多个塔楼间由于连体的存在而形成较强的空间耦联作用,其分析模型、动力特性、受力性能、破坏形式以及计算方法均较一般的单塔高层建筑复杂的多。按照现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2003的定义,连体结构属于“复杂高层建筑结构”,应采取更为严格的抗震措施来进行设计。本文以典型的高层双塔连体结构为对象,对其计算模型、动力特性、抗震设计方法与水平地震作用下结构地震响应,并采用串并联质点系层模型对连接体刚度变化时连接体的位移响应方差的影响、连体结构扫频振动试验分析等做了较为系统的研究。主要内容如下:1.高层连体结构体系的分类及计算模型的研究。由于高层连体结构形式的多样性,其各自的动力特性及抗震性能也大相径庭,因此就必须首先进行分类,而不能直接进行笼统分析;在对连体结构分类的基础上,研究了各种计算模型(串并联模型、三维有限元模型及连续模型等)在不同类型连体结构中的适用性。2.高层连体结构刚度矩阵、动力特性的研究。通过对高层连体结构采用“串并联刚片系层模型”刚度矩阵的分析,揭示了这种结构体系存在严重平扭耦联的深层原因;通过对其自由振动特征方程的分析,推导了对称双塔连体结构的六种基本振型形态;通过对这种结构体系振型参与系数的分析探讨了其振型参与系数与一般单塔结构体系存在较大差别的物理本质,并给出了这种结构体系的振型选取原则;最后通过几个算例分别采用前述各种模型对结构在连体位置发生变化时结构自振周期的变化做了分析。3.高层连体结构抗震设计方法及地震响应分析。对高层连体结构的抗震设计方法做了简单论述,说明振型分解反应谱法仍然适用于这种复杂结构体系;通过几个算例仍采用前述不同的计算模型分别研究了在水平单向、双向地震作用下结构的地震响应分析,深入讨论了不同结构形式在水平地震作用下的动力响应及连接体设置位置对结构变形和内力影响。4.高层连体结构平稳随机振动分析。对平稳随机响应的常规算法与高效的虚拟激励法进行了论述。以此为理论基础,运用我国学者林家浩提出的虚拟激励法,先求出单体在连体位置的自谱值,以单体的自谱响应作为连接体多点完全相干的平稳随机激励,得出了在平稳随机响应下连体位移响应方差的解析表达式,并对连接体在不同连接刚度、阻尼作用下的位移方差响应进行了详细讨论,得出了连体刚度、阻尼变化对连接体位移响应方差在一定范围内有较大的影响。5.连体结构扫频振动试验分析。简单介绍了试验模型的设计与制作、加速度传感器的布置以及连接体的布置与选型,并建立了SAP2000有限元模型。从结构的3阶自振频率与顶层加速度及顶层位移等三个方面,将试验结果和有限元分析结果进行了对比。虽然扫频振动台的试验数据与有限元分析的计算结果存在一定的差异,但两者随着连接体在结构间位置的变化,其顶层的位移、加速度响应的变化规律基本一致。