杭州华清设计控股集团有限公司
【摘 要】本文笔者结合建筑实例，通过总结大底盘复杂结构建筑的设计理念，对大底盘建筑计算、基础工程和整体结构的受力特性等方面进行分析，可供参考。
【关键词】大底盘；建筑综合体；设计计算
一、引言
近年来，我国社会和经济发生了翻天覆地的变化，人们对生活和工作环境的质量要求也逐渐提高，带动了建筑行业的发展，大底盘复杂结构建筑综合体便在这一背景下应运而生，其引进了先进的设计理念，更好地满足了受众的多样化需求。但是，针对我国目前大底盘复杂结构建筑综合体的设计现状来看，还存在诸多问题，制约了建筑设计整体水平的提升。因此，深入对大底盘复杂结构建筑综合体的设计进行探讨已成为社会各界人士争相关注的重要课题。
二、工程实例分析
某商住两用建筑综合体工程由两层地下室、裙楼和主楼组成，属于大底盘建筑，总高度为96.6m，总建筑面积设计为70540 ㎡，地下室2层为人防地下室，平时作为停车库，总建筑面积为11260 ㎡，地下室一层总建筑面积为11190 ㎡，裙楼1～3层为商场，4～5层为备用层，5层以上为住宅层。本工程设计抗震防烈度等级为8度第一组，建筑场地类别为III类。在主楼的设计中采用了筏板基础和灌注桩设计。
根据工程要求，主楼建筑结构采用的是现浇钢筋混凝土框架，在平面设计中，剪力墙设计在楼梯和电梯间，楼盖梁采用的是宽扁梁设计。在地下室的平面设计中，外墙采用钢筋混凝土，停车场柱网设计为8.4m。在剪力墙的设计中，车库楼梯、通风道等处设置了剪力墙保证高层建筑的抗震力。
三、大底盘结构结构的计算分析
结构设计的主要目的是通过整体概念在特定的建筑空间中设计结构总体方案，并在这一过程中将主结构体系与各分结构体系之间的关系处理好，同时处理结构与建筑、结构与设备之间的关系。要建立完整的结构体系需要充分利用各项环节特点与材料。在本工程中，设计重点为如何高效、正确处理大底盘复杂结构建筑综合体中的各分结构体系，将所有结构设计为一个有机整体，并避免形成薄弱部位。
与一般多塔结构相比，连体结构受力更为复杂，在地震作用或风荷载作用下，连体结构不尽会产生平动变形，还极可能产生扭转变形，尤其是本工程结构还具有不等高、不对称等特点，振动形态更加复杂，扭转变化也更为明显，仅依靠现阶段通用的计算程序对本工程结构进行计算与分析是无法满足工程实际需求的。对于许多无法进行计算的结构构件，可结合概念设计和结构措施加以分析。如，分别按照大底盘多塔连体和大底盘各塔独立分层次计算，并将计算结果与构件设计进行人工对比，尤其需要注意对薄弱层的判别，如连体结构连接处、相邻的上下结构等，对于采用铰接形式的连体结构，还需对验证其在地震条件下的变形情况是否满足结构安全的要求。计算程序采用SATWE，校核程序采用PMSAP，同时，还需采用ANSYS程序优化整体结构。
1、主要计算参数
本工程所在地区台风较多，高层建筑密集，容易出现风力相互干扰的现象。并且，在这些高层建筑中，其建筑高度、刚度及质量都有较大差别，因此，需采用风洞试验确定本工程建筑物的风载荷。
取Wo=0.7kN/㎡为基本风压值，并按照相关规范乘以1.1调整系数，地面粗糙程度为B类；取So=0.35kN/㎡为基本雪压值；建筑结构重要性系数Yo为1.0；建筑结构安全等级2级，抗震重要性类别为丙类；设计防烈度为6度；工程所在地类别为III级；模拟施工方法对竖向荷载进行计算；计算X方向与Y方向的地震作用与风荷载作用。
2、计算分析
在本计算中采用的是SATWE软件，考虑了逆转藕联，整体结构的设计采用抗震分析计算，结构的振型结构和自振周期见表1，以扭转为主和以平动为主的第一周期相差0.82s，设计要求符合JGJ3-1020中的规定。
表1结构周期
每个振型的侧振成分和扭转成分之和均为1.0，测针振型的异地周期和第二周期很接近。在常规的剪力墙结构的设计中，自振周期一般设定为（0.06～0.12）n，n代表建筑物的楼层数，从表1中可以看出本工程属于一般的剪力墙结构设计。
在验算计算结果中，采用了时程分析法计算弹性时程时程分析法与底部件立法最大的差别在于能够计算出每一时刻存在的地震应力。建筑物结构自振周期要比地震波的持续时间大3～4倍，地震波的时间间隔取0.2s，建筑物结构基本自振周期需要超过12s，输入地震最大减速度为70cm/s2，分析弹性时程结果，每个计算结果都必须大于振型分解底部剪力的65%。
在桩基承载力计算中，地下车库部分设计的人工挖孔桩直径0.9m，桩端阻力特征值为1100kPa，要求桩端进图持力层至少2m，若是取扩大头直径为2m，依照设计要求，单桩竖向承载力特征值为Quk=Qsk+Qpk=2746，满足竖向承载力的要求，桩身强度为0.65FcA =3707，满足要求，式中A为桩身面积。
在地基变形验算中，桩身刚度与地基相比认为是无限大，桩底沉降部分包括群桩效应、桩身压缩变形等。在桩顶外荷载作用下，桩底土的竖向应力较小，在平面上的竖向压力为1.5D，桩距若是大于1.5D，群桩效应就很小，可以不计，在本工程中桩距全部大于1.5D，因此在计算中不考虑群桩效应，由于扩底桩桩长很短，因此认为有摩擦造成的沉降很小，不计算。桩顶沉降S=Sbl+Sc，Sb1指的是桩身的压缩变型，Sc指的是桩底土的压缩变型。计算结果见表2。
四、难点问题的分析
通过以上分析，可以看出该建筑裙楼的刚度对于楼房的振型影响是非常大的，尤其是底阶振型，影响更加明显，裙楼的设计将会直接影响主楼结构的震动，主楼在裙楼高度范围内结构变形很小，裙楼以上的高度结构变形就比较大。在此建筑的设计中，由于结构整体刚度设计并不对称，因此建筑结构会在水平向地震力的作用下出现扭转，因此在设计中，需要增加裙楼屋顶层屋面板的厚度，保证地震力的传递。
针对本工程计算结果确定结构的最薄弱地方，为提高抗震性能，除去一些材料的质量因素之外，在设计中采用以下措施。主楼6层以下的楼房设计，框架柱设定了由附加纵向的芯柱，附加截面积超过柱截面积的0.8%。主楼和裙楼的抗震等级都依照一级进行设计。在地下室的衔接中，设沉降后浇带，采用高标号的混凝土浇筑，由于单桩荷载力较大，因此在堆载中时间不能过长。针对大体积混凝土的使用，需要保证混凝土使施工完成后大于设计强度的1.2倍。
主楼的设计核心筒（主要是楼梯以及电梯）、建筑1层、建筑4层所采用的楼板需要进行加厚处理，在这里采用的是双层双向配筋，严格控制主楼4楼以下剪力墙的轴压比，加强31层以上的剪力墙配筋。
结束语
综上所述，大底盘复杂结构建筑综合体设计作为一项十分重要且复杂的工作，直接关系到建筑物的整体质量，对人们的日常生产和生活至关重要，迫切须得到相关人员的高度重视。应摒弃传统的设计理念，引进先进的设计思路，不断总结并完善，增强建筑物的整体性能，以满足住户的各项需求，为我国建筑事业的发展和进步夯实基础。
论文作者:丁骞
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第7期
论文发表时间:2016/8/19
标签：结构论文; 建筑论文; 底盘论文; 主楼论文; 综合体论文; 工程论文; 荷载论文; 《低碳地产》2015年第7期论文;