大底盘多塔楼高层建筑结构的设计分析

摘要：近年来，随着楼层结构形式的日益复杂，在工程项目设计中，对工程基础设施也提出了更高要求。大底盘多塔楼在设计施工之前首先对其结构体系进行整体分析和全面总结，并提出恰当的设计流程。在此基础上针对当前建筑结构中容易发生的各类问题结合施工工艺进行综合处理，并且从结构关键部位进行合理控制，从而确保整个项目工程设计的质量和效益。本文就大底盘多塔楼高层建筑结构设计做一浅析，提出其设计中存在的各种问题和完善建议。

关键词：大底盘　多塔楼　高层建筑　结构设计

在当前社会不断发展中，高层建筑结构不断涌现，结构形式个性多样，其设计方式更是五花八门，其功能更是向着多样化发展，为了满足社会发展要求，其设计方式随着科学技术成果的应用而逐步完善。近年来涌现出大量体型复杂的高层建筑，其中大底盘多塔楼占据了较大的比例，逐步成为当前高层建筑结构形式中的主要形式。大底盘多塔楼是通过将高层建筑底部几层公共空间设置为大底盘，并在其空间结构上设置两个或者两个以上的塔楼，从而改变传统高层建筑结构的造型，同时提高建筑物的整体性和抗震性能。这样的结构形式在施工和设计中由于楼体之间和各部分主体相连，使得其在设计中设计和功能发生变化。然而在建筑设计中由于结构形态较为复杂，并会产生扭转振动问题，如结构布置不当，可能会造成竖向刚度突变、扭转振动反应和振动引起的楼层变动和完整性能的不稳，同时造成建筑结构形式的变动，严重影响了建筑功能质量和使用寿命。其在设计中设计模式比一般建筑结构形式要复杂的多，因此要严格结合当前的制度和设计规章进行设计，保证高层建筑设计的质量和性能。

一、概述

大底盘多塔楼高层建筑结构体系的主要特点是：在当前建筑施工和设计中多动独立的高层建筑底部设置成为一个整体性的大型地下结构形式，形成一个大底盘，大底盘多塔楼高层建筑结构在大底盘上一层突然收进，属竖向不规则结构；大底盘上有2个或多个塔楼时，结建筑物结构振型价位复杂，并且由于这复杂的结构形态会产生相应的扭曲振动模式，因此需要在设计中严格控制，一旦结构布置不当，其竖向刚度发生巨大的变化，进而引起扭转振动反应及高振型影响将会加剧。在实际工程的设计中，大底盘多塔楼高层建筑结构的设计为大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型。

从结构设计的角度来说，由于大底盘为塔楼嵌固端，各个塔楼在水平和竖向荷载的作用下可以认为是相互独立的，结构内力分析可以分开进行。在这种情况下上部塔楼的结构设计是常规的，可以不作讨论。在进行结构大底盘部分的内力分析时，必须进行整体计算，但由于塔楼的侧向刚度相对于大底盘的侧向刚度来说比较小，因此，上部单个塔楼的在水平地震力作用下对于离塔楼位置较远的大底盘构件产生的影响很小，所以该种情况下对于大底盘的构件内力可以不考虑由于上部多塔楼的存在而对大底盘产生的复杂影响。鉴于此，高层建筑设计规程中并未把此类结构形式归为复杂高层建筑。同样的，在结构设计中，对于竖向荷载作用下，需要进行整体模型计算，来进行基础等构件的设计，在水平荷载作用下，不需要对整体模型进行多塔楼相互影响的复杂结构分析。

二、大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端

我们在接触到的工程实例中遇到了一些问题，下面以实例来进行简要说明，某住宅小区，地下二层为人防地下车库，地下一层为自行车库，地上为四栋11层的短肢剪力墙结构，抗震设防烈度6度，地震力加速度0.05g，场地类别Ⅳ类，地基基础设计等级丙级，短肢墙抗震等级三级，框架抗震等级四级。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。该建筑工程项目在设计的过程中，是通过嵌固端位置的确定地面绿化及管线的辐射。由于地面绿化及市政管线的敷设要求，地下车库顶板往往上部要求覆土很厚，最少0.8　m～1.0　m，一些高档小区甚至达2　m～3　m。由于地下室顶板存在较厚的覆土，对结构侧向变形有一定约束作用，但其约束效应与回填土施工质量存在很大的关联性，通常在设计的时候都是采用关联控制手段和方法来全面分析，并且对设计重点环节谨慎处理。

三、设计要点分析

随着大底盘多塔楼高层建筑的增多人们开始越来越关注其在地震作用下的工作性能。在国内外多次地震中高层建筑由于承载力不足、侧移过大等原因发生严重破坏甚至倒塌的事例屡见不鲜。大量研究显示在动力响应方面震害调查与实验研究以及有限元计算结果间存在差异这表明人们对结构抗震特性还不是完全清楚因此对其进行进一步的研究是非常必要的。在大多盘多塔楼高层建筑结构设计中，主要用"调"、"抗"、"放"整体结构构思的先进设计思想，以及解决类似技术难题的思路与方法，专门设计了一种适用于高层建筑的新型连体钢结构"呼吸系统"，同时，对做好现场技术服务与确保工程质量的关系进行了实践与研讨，工程实例经受了多次超强特大台风和多年的冷热温度变化等多种受力工况的考验，实现了预期的目标。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。　地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。

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。另外，为了保证大底盘顶层楼板的嵌固功能，必须保证大底盘顶层平面内具有足够的刚度，采用的构造加强措施有：大底盘顶层楼板结合人防要求，板厚取为300mm厚，且板配筋双层双向拉通设置，配筋率不小于0.3%；另外落地的剪力墙配筋除应符合计算要求外，还应比对应部位上部短肢剪力墙的配筋大1.1倍以上。　以上是关于对大底盘多塔楼高层结构设计的一些分析和探讨，希望有不足之处能得到同行的指正。

四、结论

伴随着当前建筑工程设计和施工模式的日益完善，大底盘多塔楼高层建筑结构设计已成为当前建筑设计和施工中的主要模式，其有效的提高了当前城市土地面积的利用率和地下资源的利用。本文结合实例对大底盘多塔楼高层建筑结构进行了较系统的分析，得到了如下对工程设计具有参考价值的结论：大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固层时，属一般的高层建筑结构，塔楼对大底盘层远离塔楼处的影响很小，满足一定的构造要求时上部各塔楼可拆开分别进行结构的整体计算与分析，这样的简化符合结构的实际受力状况。