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摘要：随着建筑行业的快速发展，大底盘多塔楼建筑与日俱增，大底盘多塔楼建筑是将底部几层公共空间设置为大底盘，在上部采用两个或两个以上塔楼作为主体的结构，这种结构非常注重设计的科学性，本文将结合工程实例，围绕着大底盘多塔楼建筑的结构设计展开具体分析。
关键词：大底盘多塔楼；建筑结构；嵌固端；设计要点
一、大底盘多塔楼建筑的结构概述
大底盘多塔楼主要的结构特点为，在几个高层建筑的底部存在一个大裙房把建筑连为一个整体，形成一个大底盘；当一幢高层建筑的底部设置了较大面积的裙房时，则为带底盘的单塔结构，此种结构为多塔楼结构的一种特殊情况。针对多个塔楼只通过了地下室连为一体，而地上无裙房或是只有局部的小裙房但不是连为一体的情况下，通常不属于多塔楼结构。大底盘多塔楼的地下底顶板应必须满足结构嵌固的要求，且地下室刚度也应满足2.0的要求，每个单体独立计算，在建模时连地下层也要建进去，这样荷载传到基础上面的时候才不会少，至于地下室则需要整体再建一个独立的模。
在实际的项目工程设计中，大底盘多塔楼高层建筑结构可以分为以下两种设计方式：
1、上部多塔楼的嵌固端使用大底盘结构的顶层楼板。这种设计形式比较适用于带地下停车场的住宅小区。
2、上部多塔楼的嵌固端不能使用大底盘结构的顶层楼板。这种结构形式一般出现在以下情况：下部裙楼是商场或者服务用房，而上部塔楼是办公或者具有商住两用功能的综合性大楼。
二、大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端
结合一个工程实例来说明结构设计工程中的问题。通过本住宅小区，地下室上部18栋六层、3栋17层。由于该高层住宅的地下室抗侧刚度较大，为典型的大底盘多塔楼结构。在结构设计初期，作为先决条件，首先应先进行多塔楼的嵌固端部位的判断，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。计算应用中国建筑科学研究院的有限元结构计算软件SATWE进行分析计算，经计算比较得知大底盘层的抗侧刚度比上部塔楼一层的抗侧刚度大一倍以上，因此可以把大底盘顶层楼板作为上部多塔楼结构的嵌固端。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。
图1 小区总平面图
计算为单独塔楼模型时可计算得的振动周期为：T1=1.6052，平动系数1.00（0.00+1.00），转角90.10；T2=1.3760，平动系数0.59（0.59+0.00），转角0.99；T3=1.2575，平动系数0.41（0.41+0.00），转角179.08。将各栋塔楼全部输入的整体建模时，经过对振型的分析观察，发现，3栋楼振动是第一，第四，第七个振型，计算所得的振动周期分别为：Tl=1.5486，平动系数1.00（0.00+1.00），转角89.85；T2=1.3285，平动系数0.65（0.65+0.00），转角0.12；T3=1.2311，平动系数0.35（0.35+0.00），转角179.36。比较上述两种计算模型的周期特性计算结果，可以看出3栋在两种计算模型下各振型的周期长度，结构转角和扭转状况非常接近，即是否为单塔楼模型输入或多塔楼的整体模型输入对于各栋塔楼本身来说其振动特性基本是一致的。
另外，从整体模型的震型的震动中，我们也可以发现，在大底盘层，远离塔楼的结构构件振动幅度很微小。也就是说，水平力作用下，塔楼对大底盘层远离塔楼处的构件影响很小。因此，我们可以得出结论，在满足大底盘顶层为上部塔楼嵌固层的条件下，各塔楼是可以拆开分别进行结构计算分析，这样的计算假定和简化是符合结构的实际受力状况的，其计算结果也是可用于后续工程设计的。
三、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点
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：
1、解决地基基础不均匀沉降问题
对于大底盘多塔楼高层建筑来说，各塔楼由于层数较多、总高度较高，其传递至地基基础的荷载较大，而在大底盘的其他部位往往层数较少，其传递至地基基础的荷载较小，因此塔楼部位基础的地基应力要比大底盘的其他部位大许多，其地基沉降也将有较大的差别。在设计中首先宜采用两种以上的计算方法计算这两者间的沉降量和沉降差，然后设计者将根据计算得的沉降差来决定是“放”还是“抗”。所谓“放”即是在各塔楼与大底盘分界处设置沉降后浇带，加强这两部位的沉降观测，待这两部位的沉降达到基本的稳定时或其差值与计算相符时封闭沉降后浇带，此类方法在塔楼与大底盘分界部位的构件中增加的配筋有限，而其较大的缺点是由于达到沉降相对稳定的时间较长，施工周期延长，结构的构造复杂，给现场施工的管理和降水带来了相当的困难，施工单位往往不愿接受此类方案。而所谓“抗”即是不设置沉降后浇带，而是根据计算所得的沉降差在设计塔楼与大底盘相邻构件时除必须满足由于强度计算所需的配筋外，还需加入由于沉降差引起的构件内的附加弯矩与剪力所需的钢筋，当然还必须考虑其对相邻构件以外构件的不利影响，此类方法施工周期快，大底盘部分可以完整施工，但其带来的结果往往是结构的造价相对较高。
2、限制建筑材料，加强检测
地下室部分的混凝土强度等级建议控制在C30左右，水泥用量控制在250Kg左右，水泥品种不宜用矿渣水泥，条件许可，可以添加20%粉煤灰，由此来减小由于大体积混凝土浇筑而引起的结构水化热，控制结构裂缝的提前开展。
3、大底盘顶板宜做温度应力分析，按构件所在位置，预设若干温度区域
首先可以根据本地区的特点设定温度差，对大底盘顶板作温度应力定性计算分析，找出板内的高应力区，对是否采用预应力预压技术或其他抵抗温度应力措施，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、结构设计与施工方面
（一）构件受力计算，裂缝控制，构造钢筋的设计和特殊部分附加钢筋设置，均应符合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定。
（二）底板宜一次浇注完成，基坑范围内持续降水至底板下500mm。
（三）施工阶段设后浇带（收缩后浇带），顶（底）板和侧墙可不连续设置，侧墙后浇带间距30米左右，顶（底）板后浇带间距50-60米。后浇带设置可分为两种，沉降后浇带和伸缩后浇带。
（四）墙体易出现竖向收缩裂缝，其水平构造筋的配筋率宜大于0.4%，水平筋的间距宜小于150mm；墙体中部或顶端300～400范围内或墙体端部水平钢筋间距宜为50～100mm。
（五）墙体与柱子连接部位宜插入长度1500～2000mm，φ8～φ10的加强钢筋，插入柱子200～300mm，插入边墙1200～1600mm，其配筋率应提高10%～15%。
（六）结构开口部分、变截面部分和出入口部分应适量增加附加钢筋。
（七）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0.6%左右；现浇补偿收缩钢筋混凝土防水顶板应配置双层钢筋网，构造钢筋间距小于150mm，配筋率宜大于0.5%。
四、结束语
本文通过分析大底盘多塔楼建筑的结构设计理论，结合实例分析了大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端的情况，并论述了结构设计的要点，对当下的大底盘多塔楼建筑的结构设计具有较高的借鉴意义。
参考文献
[1]李慧，张志公，杜永峰.大底盘多塔楼结构基础隔震非线性时程分析[J].兰州理工大学学报，2010，01：116-120.
[2]王佳.多塔大底盘结构设计与分析[D].北京建筑工程学院，2012.12.
[3]叶昆，李黎.大底盘多塔楼结构基础隔震设计分析[J].工程抗震，2011，03.
[4]包世华，王建东.大底盘多塔楼连体结构的受力分析[J].建筑结构，2010，1.
论文作者:李进
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/29
标签：塔楼论文; 底盘论文; 结构论文; 构件论文; 钢筋论文; 楼板论文; 顶板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;