大底盘多塔结构设计研究

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摘要：随着我国社会经济的不断发展，城市建筑结构也取得了大跨步的进步，同时为了充分解决建筑用地问题，最大限度满足社会和人民的需求，实现经济利益最大化，城市建筑尤其是高层建筑正逐步向多功能方向发展，大底盘多塔结构设计的高层建筑已成为建筑技术人员和建筑施工人员广泛关注的对象。基于此，文章以高层建筑大底盘多塔结构概述为切入点，对大底盘多塔结构的特点进行了描述和总结，接着对当前高层建筑中大底盘的裂缝进行了分析并结合实际情况总结了高层建筑结构中加强大底盘多塔结构的具体措施，希望通过文章的研究能够推动我国建筑行业的持续稳定发展。

关键词：高层建筑；大底盘多塔楼；设计；研究

1概述

近年来，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展，市内建筑尤其是市内高层建筑正逐渐向多功能方向转变，同时随着经济的发展和人们生活水平的提升，为了满足建筑开发商和居民的实际需求，越来越多的人们开始将注意力集中在高层建筑大底盘结构设计上。所谓的大底盘多塔结构就是指将不同的建筑物修建在同一个较大的空间上，进而同时拥有居住空间和商业空间，且高层建筑的这种大底盘结构能够充分保障建筑物的质量和安全。但必须承认的是大底盘多塔结构在应用中具有一定的复杂性和特殊性，当大底盘上存在两个或多个塔楼结构时，可能会出现较复杂的扭转和振动，如果处理不当会影响整个建筑结构的稳定性，甚至对人们的财产生命安全造成威胁，因此做好高层建筑结构大底盘设计意义十分重大。

2高层建筑大底盘多塔结构概述

2.1大底盘多塔结构的特点。在高层建筑中，大底盘上的每一个塔楼都有独立的迎风面和变形能力，它们具有相对独立的结构，但同时这种变形程度与塔楼和大底盘之间的连接刚度和受力情况又有一定的关系，因此塔楼之间通过大底盘也相互具有一定的影响，因此我们应该对大底盘多塔结构建筑特点进行一个系统化的总结：（1）协调性。通常来说，高层建筑中的大底盘多用于商业市场，例如修建成为商场、餐饮地和娱乐场所等，而大底盘上部的多塔结构则多用于居住和办公，因此绝大部分多塔结构会在大底盘上方呈现内收效果，形成平面刚度突变。在此情况下，为了保证多塔与大底盘的协调性，建筑设计人员应该在大底盘的顶层与多塔建筑间设置一层结构转换层，并且在施工修建时应该将大底盘的顶端设定为多塔建筑的嵌固端，这样能够更好的保证高层建筑结构大底盘与上部多塔结构具有良好的协调性。（2）多样性。众所周知，高层建筑本身具有一定的多样性，尤其是大底盘高层建筑结构更为复杂多样，例如有带缝的多塔结构、无裙房多塔结构等，另外大底盘多塔结构还可以分为大底盘多塔半结构和双塔连体结构，其中双塔连体结构对建筑轴线的对称性有一定的要求，因此针对这一需求在大底盘多塔结构设计中，设计者应该对高层建筑的动力性和受力性做出严格的设计和规划。（3）构件不规则性。为了更好的实现商用和民用需求，通常来说，高层建筑结构大底盘的使用面积都较大，对于大面积建筑来说，结构竖向刚度经常有相对薄弱的位置，因此在进行设计时应该充分考虑到结构刚度和质量的不均匀性对平面布置方法进行设计，尽量减小建筑刚心和质心的距离，进而减小结构扭转效应。2.2大底盘多塔结构的设计分类。大底盘多塔结构主要可以分为两种类型：一种是将大底盘结构的顶层楼板作为多塔建筑的嵌固端，一般小区住宅或者带有地下停车场的建筑为主，另外一种大底盘结构顶层板楼不作为上部多塔结构的嵌固端，对于这种结构来说主要以商场和具备商用功能的住宅建筑为主。这两种类型的建筑在设计出大底盘顶层后，都会在顶层开设抗震缝，从而建设成为多塔楼。

3高层建筑大底盘多塔结构设计要点

3.1大底盘与多塔结构的沉降差异。对于大多数大底盘多塔楼结构建筑来说，都属于高层建筑结构，给底盘和地面都会造成较大的负载压力，且一旦大底盘建筑的地基小于其他部位的体积，都会导致建筑地基稳定性不足，降低建筑的安全稳定性，甚至对人们的财产生命安全造成威胁。因此建筑施工人员应该随时对地基的匀称性进行监测，一旦发现大底盘多塔结构出现不均匀沉降，就应该及时进行技术处理，具体来说，处理方法可以分为以下几种：（1）对主楼基础实施强化，在不设永久沉降缝的前提下，如果建筑主楼与裙房荷载存在较大的差异，应该采用变刚度调平理念，减小主楼与裙房之间的沉降差异，使建筑体系更加安全实用。（2）设置沉降缝，为了消除主楼和裙房之间的沉降差，还可以在主楼和裙楼之间交接处设置一道沉降缝，这样主楼与裙楼之间可以被较好的独立开，但是这种做法会对建筑的立面效果以及防水和基础施工有所影响，还会在一定程度上增加建筑工程的施工成本。（3）设置沉降后浇带，根据相关要求规定，设计施工人员可以在建筑的结构面上每隔三十至四十米设置一道沉降后浇带，这道沉降后浇带能够贯通建筑顶板、建筑底部以及建筑墙板，另外可以增加设置一层防水层。在实际处理过程中，虽然设置沉降后浇带较耗时耗力，施工难度和施工成本也都较高，但是由于其对地下的使用空间不造成任何影响，因此受到了设计施工人员的广泛青睐。3.2大底盘多塔结构的设计计算方法。相对于普通建筑结构来说，大底盘多塔结构受力特点要更复杂，因此其结构计算方法难度也更大。从当前设计计算经验上看，如何充分利用结构计算软件，对大底盘高层多塔楼建筑进行合理建模是设计人员应该认真考虑研究的问题。在实际设计过程中，通常采用整体建模，单塔分析的方式，对单塔刚度指标进行分析并选择刚度指标相近的塔楼进行组合建模分析，对于刚度差异较大的塔楼则应该分开计算，这样能够更好的保证计算软件的有效性从而保证建筑结构的安全性。对大底盘多塔结构进行计算时应对以下问题进行明确和确认。第一，大底盘结构的分类主要可以分为带裙带的大底盘结构、不带裙带的大底盘结构、带缝的大底盘结构和相对复杂的大底盘多塔结构。第二，大底盘建筑按照结构体型分类可以分为紧凑型和分散型，顾名思义，紧凑型指的是多塔间的间距相对较小，在塔底以45度线向下进行分割时，两条线有相交部分；分散型指的是多塔间的间距较大，在塔底以45度线向下进行分割时，两条线无法相交。示意图如图1所示。对大底盘多塔结构的建模类型进行划分可以分为离散模型和整体模型，对于离散型大底盘结构模型可以从大底盘顶端沿45度方向向下切割，45度范围外的部分切除，范围内设为独立的模型。对于整体模型来说，在大底盘顶面结构会呈现一定的内收作用，上文介绍的离散型建模方式并不适用，为了准确的估测出结构的实际受力情况，应该补充更多的建模计算方法，例如动力时程分析和静力弹塑性分析等。

4大底盘裂缝的分析

上文已经介绍，由于大底盘多塔建筑结构的特殊性导致基地受力大小不够均匀，在一定程度上会导致地板发生形变，严重时会造成地基出现裂痕影响大底盘高层建筑的安全性和稳定性，因此保证高层建筑大底盘与上层多塔结构的连接质量，降低大底盘裂缝情况的出现。4.1保证大底盘混凝土等级。首先要保证大底盘施工所用混凝土的等级，例如可以选择使用低水化热水泥，另外在对水泥进行混合配比时应该对砂石骨料的质量与含量进行严格控制，在浇筑工序完成后，应该严格按照相应流程和相应标准对浇筑混凝土进行降温养护处理，使混凝土在降温过程中收缩应力保持在一定范围之内。4.2设置伸缩后浇带。其次可以设置伸缩后浇带，设置伸缩后浇带的基本原则与设置沉降后浇带一样，应该对后浇带设置处的梁板钢筋的贯通性加以控制，且伸缩后浇带的浇筑应该在完成两侧以及其他部分结构混凝土浇筑后再进行，完成浇筑后应做好后续养护工作。

5高层建筑结构中加强大底盘多塔结构的具体措施

第一，高层建筑大底盘塔楼宜进行对称设计，塔楼群的中心应与底盘结构的中心相近。第二，为了保证塔楼的抗震性，应该避免将带转化层的塔楼设置在底盘屋面上层的塔楼内。第三，大底盘上不同塔楼应该保持相近的层数、且各塔楼平面和刚度也应该相近。最后，应该对不同塔楼连接处的屋面梁进行加强处理，另外，塔楼与裙房连接处的外围柱、剪力墙也应该进行特别加固。总结来说，随着我国建筑工程设计技术和施工技术的不断发展，大底盘多塔楼高层建筑以其土地面积高利用率和地下资源高使用性能，已成为建筑行业的主要发展趋势。因此为了更好的推动高层大底盘多塔结构的发展，相关技术人员在进行设计施工中，应该对其特点进行全面考量，使高层大底盘多塔建筑的设计施工更加合理规范。

参考文献：

[1]陈文鹏.大底盘多塔高层建筑结构的设计[J].科学与财富，2013.

[2]周世忠.基于高层建筑结构大底盘不规则多塔结构的设计研究[J].河南科技，2014（12）.

[3]金刚,陆秀丽,丁洁民.不对称多塔结构大底盘的应力分析与设计[J].建筑工程师，2013（4）.

作者:付法君 单位:重庆市建筑科学研究院