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【摘 要】近年来，大底盘多塔楼结构在各地房地产建设，特别是住宅小区及公共建筑中大量涌现，且有塔楼越来越多、底盘越来越大的趋势。大底盘多塔楼建筑结构设计复杂，如何设计出经济性与安全性一致的建筑是设计人员面临的重大问题。本文从大底盘多塔楼结构的设计要点，分析模型、设计原则等方面对其进行针对性研究，为我国的大底盘多塔楼建筑结构设计提供参考。
【关键词】大底盘多塔楼结构；设计要点；设计原则
【中图分类号】TU201 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）24-0037-02
1.大底盘多塔楼高层结构的特点
大底盘多塔楼结构体系的受力特征主要有：（1)大底盘上一层的平面布置发生剧烈变化，上部结构突然收进，属于竖向不规则结构；（2）多个塔楼相互作用，使结构振型复杂，会产生复杂的扭转振动，如结构布置不当，扭转振动反应及高阶振型影响会加剧。
大底盘多塔楼比单塔楼的结构设计要复杂的多，进行多塔楼结构的抗震性能设计是大底盘多塔楼结构的重要内容，在设计过程中转化为结构的稳定性、舒适度、防止结构连续性倒塌等方面的内容。
2.大底盘多塔楼高层结构体系分析模型
2.1 大底盘多塔楼结构在受力方面具有两个突出特点
（1）每个塔楼都有独立的迎面风，在计算风荷载时，可以不考虑各塔楼间的互相影响，而当多栋塔楼相邻较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。
（2）每个塔楼都有独立的变形，各塔楼的变形仅与塔楼本身因素、与底盘的连接关系和底盘的受力特征有关，各塔楼之间没有直接影响，在抗震设计时，一般可不考虑塔楼间的相互作用，而如果各塔楼的高度、刚度相差很大，且塔楼布局不合理，各塔楼通过底盘的间接影响很大时，其相互作用就不能忽略不计。
2.2 大底盘多塔楼结构应采用两种模型分别计算
（1）整体型：将各塔楼和底盘综合在一起，作为一个整体结构分析计算。
（2）离散模型：切分大底盘，将各个塔楼分成完全独立的单塔楼分别计算分析。
在工程设计中，整体模型和离散模型各有优势和不足，整体模型比离散模型计算分析简单便利。由于SATWE软件的强大，可以对多塔楼结构进行整体分析计算，位移比、层间侧移刚度比、层间受剪承载力、剪重比以及内力配筋等参数能够整体输出，但是周期比在整体模型里是不能完成的，必须采用离散模型分析。
3.大底盘多塔楼嵌固端位置
为了保证大底盘多塔楼的安全性和稳固性，嵌固端的选择尤为重要，稳定性和坚固性成为大底盘多塔楼高层建筑物成功的第一步。在大底盘多塔楼高层建筑的设计中，设计人员应该根据工程场地的地势条件，气候条件等实际情况，合理地确定嵌固端的具体位置。主体结构计算模型的底部嵌固部位，理论上是能限制上部结构构件在三个水平方向的平动位移和转角位移，并将上部结构的剪力全部传给地下室结构，因此对作为主体结构嵌固部位地下室楼层的整体刚度和承载力加以控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在结构刚度较大，仅有一层地下室的情况下，对嵌固端以上部分进行单独的结构分析，其结构控制指标以及相应的地上部分受力分析结果和实际差别不大；但在多层地下室的情况下，不能忽视地下室而单独进行各塔楼结构分析，否则计算结果和配筋偏于不安全。[1]
4.大底盘多塔楼结构的扭转反应控制
大底盘多塔楼结构即使平面规则，在计算单向水平地震作用时，无论质量和刚度分是否均匀，必须考虑偶然偏心，若质量和刚度分不明显不对称，不均匀，还应计算双向水平地震作用下的扭转影响，双向地震与偶然偏心可不同时考虑。
高层建筑结构扭转反应控制设计中，主要有三方面的问题：（1）考虑偶然扭转影响的必要性，平面布置对称的结构在地震中是否存在扭转反应；（2）扭转位移比是否可以超过规范规定的限值；（3）上部无刚性连接的大底盘多塔楼结构周期比的验算方法。
控制结构的扭转反应，关键在于分析位移比，周期比、偏心率的关系，从而找到控制位移比和周期比的方法。位移限值实际上要求调整结构布置，减小扭转效应，结合承载力效应小震作用，中震作用双控，让结构的抗震性能得到改善。不规则结构扭转阵型及周期是扭转刚度、扭转惯量大小的综合反映；不规则结构的扭转效应的控制关键是限制结构的扭转刚度不能太弱，即限制结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值。
5.大底盘多塔楼结构转换层层高对侧向刚度比的影响和控制
大底盘多塔楼结构常因为建筑功能的要求，裙房部分往往大空间，从而导致塔楼部分其上部楼层部分竖向构件不能直接连续落地，必须设置结构转换层。作为转换层结构影响其抗震性能的主要因素：转换层设置高度、转换层上部与下部结构的等效刚度比，转换层结构与其上层结构的侧向刚度比。
布置均匀截面尺寸较大的落地墙柱是保证转换层下部楼层具备较大侧向刚度，形成下强上弱结构体系的首要因素。应补充计算等效侧向刚度比和楼层刚度比指标，以便采取相应的措施缓解转换层刚度的突变。转换层最大层高的取值应用刚度比指标控制并注重概念设计。
6.大底盘多塔楼结构地基基础设计
大底盘基础上的高层建筑和裙房的高度相差很大，荷载差异也很大，高层建筑结构形式各不相同，造成基础结构刚度很不均匀，对于这种基础不均匀沉降如何控制，地基反力如何分布，基础内力如何计算，主楼和裙房的基础如何连城整体，基础设计构造要求等，这些都是设计人员需面对的问题。
大底盘多塔楼结构主楼的荷载仅传递与相邻处基础，以塔楼区域为中心，通过裙房基础沿径向向外扩散，但扩散范围有限，传递的数值自一跨外明显降低。[2]对于大底盘多塔结构，可用叠加原理计算基础的沉降变形和地基反力，以塔楼下面一定范围的区域为沉降中心，基础沉降变形各自沿径向向外衰减，并在共同的影响范围内叠加。
7.大底盘多塔楼地下室顶板的防裂设计
地下室顶板的防裂设计，建筑材料是必不可少的条件。为了释放混凝土硬化过程中的收缩应力，沿基础底板与地下室顶板长度方向每隔30米到40米设置后浇带，宽度在80至100cm之间，位置在柱距三等分中间位置，以保证梁、板钢筋贯通不断。而其混凝土的强度等级不易过高，优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥时，应该严格控制砂石骨料的级配和含泥量，施工过程中，当大面积使用基础底板混凝土时，应该采用分层浇注的方式，阶梯式推进，除了首层混凝土，其他层混凝土应该在前一层混凝土初凝前完成上层浇注。在混凝土中加入膨胀剂，利用膨胀剂补偿收缩功能解决混凝土硬化过程中收缩开裂的问题。地下室墙板应该采用变形钢筋，钢筋规格采用小直径、密间距，网片和钢筋之间的距离小于15cm，要求分布均匀，水平断面较大变化处，宜增设抗裂钢筋。
8.结语
大底盘多塔楼高层建筑的前期设计，中期建设以及后期维护中，嵌固层，地基沉降程度，地下室的防裂措施等都是至关重要的。应该根据工程的具体情况，合理选择计算嵌固位置；对引起结构的扭转反应指标（位移比，周期比、刚度比等）进行严格控制；通过主楼，裙房，地下室的实际情况用不同的等级混凝土和不同基础形式控制沉降差异；设置后浇带、采取温度应力分析及添加膨胀剂等多种措施解决地下室的防裂问题。
参考文献
[1]陶继刚，张明辉.大底盘多塔高层建筑结构设计探析[J].建筑工程技术与设计，2014年（12）.
[2]袁媛.大底盘多塔高层建筑结构设计的关键问题[J].建筑工程技术与设计,2016(36).
论文作者:宗传书1,刘丽华2,周杰3
论文发表刊物:《建筑知识》2017年24期
论文发表时间:2018/1/2
标签：塔楼论文; 底盘论文; 结构论文; 刚度论文; 地下室论文; 位移论文; 模型论文; 《建筑知识》2017年24期论文;