多塔高层建筑结构设计研究

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摘要：本文主要分析了大底盘多塔高层建筑的结构设计，对大底盘多塔高层建筑的建筑结构体系进行了详细的分析。对大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固层时进行了工程实例分析，得出了简化计算方法。对设计中需要注意的问题作了总结，提出了一些技术措施。

关键词：大底盘多塔楼；高层建筑；结构设计

1引言

近年来，随着我国经济的发展与进步，我国城市的建筑开始逐渐的呈现出高层化的发展趋势，并且高层建筑的功能也越来越多样化。在进行高层建筑结构设计的过程中，为了满足建筑的功能，出现了大量的复杂高层建筑，大底盘多塔高层建筑便是这其中比较常用的一种建筑结构类型。在进行大底盘多塔高层建筑的结构设计时，因为建筑是多塔楼结构，因此会设计多个楼梯，因为建筑的结构比较复杂，因此往往会具有较复杂的扭转，在进行建筑的结构设计时，一旦设计不当，很容易导致建筑的应力分布不均，导致建筑的高振型影响进一步的加剧。并且在进行大底盘多塔高层建筑设计的过程中，因为多个塔楼都是通过同一个底盘来实现彼此之间的连接的，因此在进行建筑的整体受力分析与结构分析时往往会复杂的多，给建筑的整体结构设计带来了较大的难度。

2大底盘多塔楼高层建筑结构分析

大底盘多塔高层建筑往往是通过一个大型的裙房来构成一个整体建筑，形成建筑的底盘，在其上是多个独立的高产建筑。大底盘多塔高层建筑通过大底盘来实现对建筑的收进，是属于竖向上的不规则结构。在进行大底盘多塔高层建筑的结构设计时，因为建筑是多塔楼结构，因此会设计多个楼梯，因为建筑的结构比较复杂，因此往往会具有较复杂的扭转，在进行建筑的结构设计时，一旦设计不当，很容易导致建筑的应力分布不均，导致建筑的高振型影响进一步的加剧。在实际的建筑结构设计中，根据不同的大底盘多塔高层建筑的设计特点，将其分为两种不同的类型，两种结构最主要的区别就在于建筑的顶层楼板是否可以作为上部塔楼的嵌固端：（1）对于顶层楼板可以作为上部塔楼的嵌固端的结构，其一般都用于住宅小区的建筑设计，在设计过程中通常会设计地下楼层。（2）对于顶层楼板不可以作为上部塔楼的嵌固端的结构，往往应用在一些综合性区域内，作为商用建筑。在实际的建筑结构设计过程中，部分建筑因为带有地下车库，因此会在建筑除了底盘的楼层设置抗震缝，并且为了确保建筑的稳定，往往会将整体结构进行分区设计，以多个塔楼的形式来进行设计。在进行建筑的地下室设计时，为了提高建筑的结构强度以及整体稳定性，往往会增加竖向构件的整体尺寸，提高建筑的整体强度，一般而言，这样的设计多用于第一种结构的大底盘多塔高层建筑中。在进行大底盘多塔高层建筑的结构设计时，为了提高建筑的整体稳定性，满足建筑的立面要求，往往在设计时会控制好抗震缝的设计，对于地表以上的裙房部分会不允许设置抗震缝，也就是需要确保裙房的结构作为一个整体。而裙房以上的建筑在进行设计时就可以根据结构的需要以及功能的需要进行分区。这样一来，建筑的顶层楼板基本是无法作为上部的塔楼机构的嵌固端的，因此数属于第二种大底盘多塔高层建筑结构。

3大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端

在进行大底盘多塔高层建筑的结构设计中，对于第一种结构的建筑，也就是大底盘楼层楼板可以作为上部塔楼嵌固端的结构，其在设计过程中往往要比第二种结构要简单一点，下面结合实际案例分析具体的工程结构设计：某住宅小区，地下两层为车库，地上为五栋11层的剪力墙结构，抗震设防烈度Ⅵ度，地震加速度0.05g，场地类别Ⅱ类，剪力墙抗震等级四级。由于该高层住宅的地下室抗侧刚度较大，为典型的第一种大底盘多塔楼结构。大底盘整个结构的三维透视图见图1。在结构设计开始阶段，作为初始条件，首先应先进行多塔楼的嵌固端部位的判断，以1号楼为例，大底盘地下室部分的竖向构件范围选取为从大底盘顶层向外扩大底盘一层层高范围的区域，整个计算模型三维透视图见图2。采用中国建筑科学研究院的软件SATWE进行分析计算，得出大底盘层各方向的抗侧刚度为RJX=7.7536E+07（kN/m），RJY=7.4317E+07（kN/m），上部塔楼一层各方向的抗侧刚度RJX=3.5312E+07（kN/m），RJY=2.3159E+07（kN/m），比较可知大底盘层的抗侧刚度是上部塔楼一层的抗侧刚度两倍以上，因此可以把大底盘顶层楼板作为上部结构的嵌固端。为了更加清晰的说明该种类型的结构在设计过程中先可以单独把塔楼取出，按单塔模型进行水平力下的结构抗侧设计，然后我们对结构进行了整体建模，并应用SATWE程序对上部多塔楼进行多塔定义，然后进行结构的震动特性分析。对于整体建筑的模型分析后可以发现，在进行建筑的震动实验时，建筑的大底盘处，那些距离塔楼较远的构建一般不会产生过大的振动，这说明在建筑的结构中，水平方向力会降低塔楼对大底盘区域内的构建影响相对较小。由此可见，对于大底盘楼层楼板可以作为上部塔楼嵌固端的结构，建筑的塔楼各部分之间往往是相互独立的，在进行建筑的结构分析与受力情况分析计算时能够进行独立的分析与计算，这样在进行整体的结构分析时能够有效的简化设计方案与计算过程，其计算结果也是可用于后续的设计。

4大底盘多塔楼高层建筑结构的技术措施

在大多数的大底盘多塔楼结构中，由于整个项目规模比较大一般大底盘层多数属于超长、超宽结构，且上部塔楼多数存在不对称，在设计过程中需要注意如下一些问题：

4.1建筑材料

地下室外墙的混凝土强度等级宜控制在C30，水泥用量控制在250kg左右，水泥品种不宜用矿渣水泥。

4.2温度应力分析

在进行大底盘多塔高层建筑的施工设计时，应当根据建筑施工区域的实际情况做好建筑的温度应力分析，具体需要分析施工区域的温度变化情况，根据温差来分析温度应力，做好详细的计算，并分析出应力的具体分布情况，然后觉得是采取预应力技术或分区释放温度应力，解决顶板裂缝问题，提供基本的定性数据。

4.3结构设计技术措施

（1）构件受力计算，裂缝限值，构造钢筋的设计，均应符合《混凝土结构设计规范》（GB50010）的规定。（2）施工阶段设后浇带，侧墙后浇带间距30m左右，顶（底）板后浇带间距50m左右。（3）地下室外墙易出现竖向裂缝，水平构造筋的配筋率宜大于0.4%，水平筋的间距不大于150mm；墙体中部水平钢筋间距宜为75~100mm。（4）地下室外墙与柱子连接部位宜插人长度1500~2000mm，准8~准10的加强钢筋，锚入柱内200~300mm，锚入边墙1200~1400mm.其配筋率应提高10%。（5）大底盘楼板宜配置细而密的构造钢筋网，钢筋间距宜小于150mm；配筋率宜为0.5%左右。

5结论

本文主要分析探讨大底盘多塔高层建筑的建筑结构，对建筑设计中一些常见的结构问题进行了分析探讨，并结合实际案例分析了进行大底盘楼层楼板可以作为上部塔楼嵌固端的结构设计时应当常见的一些问题，及相应的问题解决措施。并进行了相应的问题分析与总结，对大底盘多塔楼高层建筑的设计提供了有力的依据。

作者:刘军 单位:重庆钢结构产业有限公司

参考文献

[1]戴葵.高层建筑结构设计[M].武汉：武汉理工大学出版社，2015.

[2]杨学林.复杂超限高层建筑抗震设计指南及工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]李国胜.简明高层钢筋混凝土结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.