大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计

[摘要]随着当前经济的快速发展，高层建筑的数量在不断的增加，在大底盘多塔连体复杂体型高层建筑施工过程中，必须要采用合理的结构设计，通过合理的的结构设计来保证建筑的安全。

[关键词]大底盘；高层建筑；结构设计；

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、前言

在高层建筑施工过程中，建筑的结构设计对建筑的质量有着重要的影响，尤其是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑，在结构设计的过程中涉及到地下室，基础及结构的相关设计，任何一个环节出现问题都会对质量造成一定的影响。因此，在高层建筑设计的过程中，建筑的结构设计是十分重要的。

二、大底盘多塔楼高层建筑结构的概述

根据《多高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题的处理及算例》，其中所描述的多塔楼结构的主要特点是在多个高层建筑的最底部有一个大裙房，将这些大裙房连接起来就会形成一个大底盘；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，结构振型复杂，并会产生复杂的扭转振动，因此如果结构布置不当，竖向刚度突变，扭转振动反应及高振型影响将会加剧。在高层建筑中，大底盘多塔楼结构体系具有以下特点:

1、为了设置为大底盘多塔楼结构，我们需要将多幢独立的高层建筑设置成一个整体的大型地下结构，在低地板上的第一层应该突然收进，从而形成一个不规则的竖向结构。

2、在建筑结构的大底盘上，一般都会有两个及以上的塔楼，这种复杂的结构形式会在建筑投入使用之后产生扭曲振动问题，因此在对该结构进行设计的过程中，设计者必须要将各种影响因素考虑在其中，然后对其严格控制，避免各种问题的发生。在对大底盘多塔楼高层结构设计过程中，设计者应该将大底盘结构的顶层当做塔楼的固定端，通过该处的稳定来保证整个建筑工程的质量与稳定性。目前，在城市中，很多有地下室结构的住宅建筑都是采用这种结构进行设计并施工的。

由于我们要将大底盘结构的顶端作为塔楼的固定端，那么各个塔楼的荷载也是相对独立的，因此我们在分析建筑结构内力的过程中，应该将其分开分析。在分析大底盘部分内力的过程中，设计师应该考虑到其整体性，然后在进行计算，但是相对于塔楼的侧向刚度而言，大底盘的侧向刚度要小很多，所以我们在分析其内力的过程中可以不用考虑到上部多塔楼结构，这也是没有将大底盘多塔楼结构归纳到复杂结构的高层建筑中的原因。当结构在垂直荷载里的作用下，我们对其设计的过程中一样需要将其当做一个整体进行计算，而在水平荷载的作用下，我们则可以不考虑其整体性来对该结构进行分析。

三、基础设计

基础设计是高层建筑设计过程中最基本的设计，基础是整个高层建筑的承载者，基础出现问题必然会对建筑的整体质量产生影响，因此，在大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计的过程中我们首先要保证基础设计符合相关标准的要求。下面就从基础设计的不同方面进行阐述和分析。

1、桩型和桩端持力层的确定

采用大直径钻孔灌注桩,并以9层中风化岩为桩端持力层,桩端进入持力层不小于d,并在桩端进行压密注浆,以便于尽可能减少由于桩端持力层不同而产生的差异沉降。桩径按照其荷载大小、桩的受力类型和沉降计算分析,分别采用∮800，∮1000和∮1200大直径钻孔灌注桩,桩身混凝土强度等级为C30,抗拔桩通长配筋。

2、基础底板设计

基础底板的设计中塔楼主要使用厚度为2.3米的筏形平板式，其余的部分均使用柱下独立承台作为基础塔楼筏形平板式基础与柱下独立承台基础,以及独立承台相互之间设地梁纵横连接,同时配以基础底板。为尽可能减少混凝土收缩和温度应力,地下室底板和顶板均采用C35补偿收缩性混凝土,适当提高配筋率,并在荷载差异较大的部位设置7条通长后浇带,待主体完成后加以封闭,以便尽可能减少由于不均匀沉降而产生的附加应力。塔楼筏形平板采用“弹性支座板法”进行计算和分析。

3、超长地下室结构设计

对于地下室比较长，且深度比较深的高层建筑结构设计中，这样的结构竖向载荷就相对较小，结合工程的实际情况，采用“一桩三用”的施工方式进行施工，所谓的“一桩三用”就是利用基坑围护桩，在不同的阶段采用不同的施工方法，即人防地下室外墙、受力工程桩、基坑围护，经济效益极其显著。在进行地下室塔楼核心筒设计时,必须特别注意有大量风、水、电气的管道穿越核心筒墙体,为保证结构的安全和设计的合理性,对各专业管道进行综合布置,对核心筒削弱部位进行专门的布置和增强设计。

四、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点

由于高层建筑本身规模比较宏大，结构也比较复杂，在其底部设置有大底盘多塔楼结构时通常就会由于大底盘过长或者过宽，以致于塔楼结构存在不匀称，给建筑物带来不小的安全隐患。因此，设计师在设计过程中需要注意的事项有：

1、由于高层建筑总高度较高、层数多，在其上部设置塔楼就会使得所有的承载力都传达于地基部分，而大底盘的其他部位层数相对于较少，上部传达到地基部分的承载力也相对较小，所以相对于大底盘结构的其他部位而言，塔楼承受在地基部分的应力要小很多，此时建筑地基的沉降也有非常明显的区别。因此，设计师在设计过程中，需要采用多种计算方案来对上述两者的沉降值进行运算，并且需要将建筑外界的各种影响因素进行综合考虑，只有这样，才能够真正解决地基部分的沉降问题。

2、在施工过程中，需要对建筑材料进行严格选择应控制其用量。为了能够保证地下室的质量，我们需要将其混凝土的强度等级进行严格控制，也就是说，在进行混凝土调配过程中，需要将水泥的用量、水泥的规格、其他添加剂进行严格控制，从而有效的减小在浇筑混凝土过程中由于水泥引起的水热化作用，并控制大底盘多塔楼结构出现裂缝的情况。

3、设计师应该综合考虑大底盘顶板的温度应力、构件的位置等。

4、抗震设计中地震剪力在大底盘的各单体间依据刚度进行剪力重分配。塔楼地震剪力在大底盘顶层突变(通常是减小)，突变的幅度与大底盘与塔楼的相对刚度有关塔楼墙体剪力在大底盘顶层突减后又逐渐增加，塔楼出现两个地震力较大的关键部位，在大底盘上一层和塔楼底部由于塔楼地震剪力向大底盘转移，使裙房柱剪力突增、但由于塔楼刚度明显强于裙房刚度，在大底盘的下部楼层，塔楼与裙房共同工作，地震剪力根据刚度又重新分配。裙房柱分担的地震剪力又逐渐重新分配给塔楼剪力墙，使裙房柱剪力呈现出上大下小的规律、由于振型分解反应法不能体现振动的时间和相位，因此将无法得到大底盘顶板最大拉力而时程分析虽可以体现振动的相位特性，但由于地震波的随机性，也难以保证得到的结果可以在统计意义上包络最不利的情况。可建议参考精力推覆分析的方法，将反应谱法得到的地震剪力以静力荷载的方式施加到模型中，并选择不利的作用方向，以得到的大底盘顶层楼板最大受拉内力的分布情况。通过对静力模拟法计算得到的大底盘顶板X向地震作用下拉力等值线云图进行分析发现，大底盘顶板整体受力水平较高。塔楼内外各一跨楼板拉力水平相对更高且在主要抗侧构件位置存在应力集中。群房顶应沿塔楼拉力作用方向配置双层拉通钢筋。

五、结束语

在大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计的过程中我们要根据工程的实际情况进行详细的考虑和设计，对设计过程中出现的相关问题要及时的进行解决，保证高层建筑结构设计的质量。

参考文献

[1]肖艳.浅淡大底盘多塔楼高层建筑结构[J].科技信息.2011

[2]王天恒.大底盘多塔楼高层建筑结构设计中的注意事项[J].中国建筑.2012