带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构的设计

摘要：随着国家经济的不断增长，建筑业在我国发展迅速，本文根据笔者多年来的工作经验，简要探讨珠三角地区带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构的设计，希望能够对解决我国土资源紧缺问题起到一定的帮助。

关键词：地下室，大底盘，多塔楼，高层建筑，结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

一、带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构的特点

1.1、结构延展性方面

相对低层建筑，带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构应该延展性更强一些，可以地震中有更大的变形空间。为了让带地下室大底盘多塔楼高层建筑在塑型后仍然永远非常强的变形能力，避免崩溃，特别是需要在结构上进行适当的措施，保证结构有足够的延展性。

1.2、水平荷载方面

首先，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；其次，对某些建筑物的高度，垂直载荷是大幅常数，作为风荷载和地震行动的横向负载，它具有因结构动力特性不同而产生很多波动的动态性变化。

1.3、轴向变形方面

带地下室大底盘多塔楼高层建筑往往垂直负荷值较高，可能会导致很大的轴向变形，继而影响连续梁弯矩，造成连续梁负弯矩值降低，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值提高。

1.4、抗震设计方面

抗震设计除了要考虑具有高抗震性以外，还应该将正常使用的垂直载荷，风荷载等因素计算在内，于此同时保证结构本身具有良好的抗震性能，确保小震不损、大震不塌。

二、带地下室大底盘多塔楼高层建筑施工设计中常见问题

2.1、上部结构塔楼对于大底盘地下结构刚度较大、基底反力均匀、荷载不均匀和基础底板的不均匀变形等设计不当的情况会引起基础开裂等现象。例如，某个高层建筑大厦的梁板式筏基出现开裂，导致建筑底板防水作用失效；国贸二期建筑工程中的底板出现裂缝，导致防水作用失效。

2.2、由于大底盘多塔楼高层建筑在竖直方向的应力比较大，尤其是荷载不均匀，经常出现不均匀沉降问题。目前来看，解决大底盘多塔楼高层建筑不均匀沉降的方法主要有：第一，设置沉降缝；第二，设置施工“后浇带”，当沉降基本稳定之后再浇筑“后浇带”混凝土。

三、带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计原则

3.1、选择合理的计算简图

所谓计算简图，就是指将构件及支撑按结构力学进行简化，用点、线描述构件受力情况和稳定状况的图形。在计算简图的基础上，对带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构设计进行计算，如果计算简图的选择不合理，会造成结构不合理，容易出现由于结构不合理而发生安全事故。所以，要保证建筑结构设计的安全，必须选择合理的计算简图。此外，为了保证计算简图的安全，在实践中，我们需要采取相应的构造方法。在实际的结构设计中，其结构节点不仅仅局限于钢节点或者铰节点，尽量减小误差，将计算简图尽量控制在规范的规定之内。

3.2、选择合理的基础设计

在进行基础设计选择的时候，需要按照高层建筑的地质条件进行。并且，对带地下室大底盘多塔楼高层建筑上部的结构类型与荷载分布进行综合分析，同时对施工条件以及相邻建筑物的影响进行全面的考虑，在综合分析和考虑的基础上选择科学合理的基础方案。需要注意的是，基础方案的选择需要使地基的潜力能够得到最大的发挥，如如果必要的话，可以对地基变形进行检测。

3.3、选择合理的结构方案

合理的结构方案必须满足带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计的结构形式和结构体系的要求，并尽量经济合理，以最少的花费获得最佳的结构设计方案。受力在明确、传力简单是结构体系的基本要求，在相同的结构单元中，应该选择相同的结构体系。选择合理的结构方案的时候，需要分析地理条件、工程设计需求、施工条件、施工材料等等，在对这些指标进行综合分析的基础上进行结构选择，以确定最佳的结构方案。

四、带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计要点

4.1、带地下室大底盘多塔楼高层建筑上部结构的嵌固端

从结构设计的角度来看，因为大底盘是塔楼的嵌固端，每个塔楼在水平方向与竖直方向荷载的作用下可以看做是相互独立的，所以对于结构内力的分析可以分开进行。在这种情况下，塔楼上部的结构通常采用常规设计方案，不需要进行特别讨论。在进行大底盘结构的内力分析时，则必须要进行整体计算，但是由于塔楼的侧向刚度和底盘的侧向刚度相比较是较小的，因此上部的每个单个塔楼在水平地震力的作用下，对离塔楼位置比较远的大底盘构件所产生的影响是非常小的，在这种情况下，分析大底盘结构的构件内力时，可以不考虑多塔楼上部对大底盘造成的影响。

以珠三角某住宅小区为例，这个住宅小区的地下2层是地下车库，地下1层是自行车、摩托车等小型交通工具车库，上面部分的四栋楼层高度为11层，采用的结构形式是短肢剪力墙，抗震等级为三级，外部框架的抗震等级是四级，地震力的加速度是0.05g，场地属于Ⅳ类类别，地基基础设计是丙级。如下图所示：

这个住宅建筑的地下部分抗侧刚度比较大，属于典型的大底盘多塔楼结构。所以，在建筑结构设计的初期，就应该先对多塔楼的嵌固端作分析，本工程在计算过程中采用的是SATWE计算软件，计算结果显示本工程大底盘层各个方向的抗侧刚度是：RJX=2.8728×106(kN/m)，RJY=7.5715×106(kN/m)，建筑上面塔楼一层各个方向的抗侧刚度是：RJX=3.5866×106(kN/m)，RJY=2.6456×106(kN/m)，数据表明，建筑下部大底盘层和上部塔楼一层相比抗侧刚度要大很多，所以，把大底盘顶层的楼板设计成建筑上部多塔楼的嵌固端是完全可以的。

带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构体系的主要特点有：在多栋独立高层建筑的底部有一个连成整体的大裙房，也就是形成的大底盘。大底盘多塔楼高层建筑结构属于竖向的不规则结构；当大底盘上有2个或者是多个塔楼的时候，它的结构振型复杂，同时还会产生复杂的扭转振动，所以如果结构布置的不恰当合理，就会使竖直方向刚度发生突变，扭转振动反应与高振型影响也会随之变得更加严重。

4.2、带地下室大底盘多塔楼高层建筑上下部结构的共同作用

在设计的时候，要考虑上部结构与下部结构（也就是地基）之间的共同作用。对于荷载情况、建筑体型、地质条件和结构类型进行综合的分析，以确定合理且有效的建筑措施、结构措施以及地基处理的方法。在同一个整体的大面积基础之上建设多栋高层建筑，沉降计算时要考虑上部结构、地基和基础的共同作用。在柱下条形基础的计算时，若是在较均匀的地基上，荷载分布较均匀，上部结构刚度也较好，并且条形基础梁高度不小于1/6的柱距时，则地基反力可以按照直线分布，条形基础梁内力可按连续梁来计算，这时边跨跨中弯矩和第一内支座弯矩值应乘以1.2的系数为宜；若是地基土较均匀和上部结构刚度较好，平板式筏基板厚跨比或梁板式筏基梁的高跨比不小于1/6，并且相邻柱荷载与柱间距的变化不超过20%的时候，其筏形基础可只考虑局部弯曲的作用。筏形基础内力，应按照基底反力直线分布来进行计算，在计算时，基底反力要扣除底板的自重与其上填土的自重。

当不满足上述的要求时，筏基内力应按照弹性地基梁板的方法进行分析。

4.3、抗震等级设计

（1）当主楼为框架-剪力墙结构时，其抗震等级不应低于主楼剪力墙的抗震等级；裙房框架的抗震等级不应低于主楼框架的抗震等级。

（2）当主楼为剪力墙结构，裙房为框架结构时，可取裙房结构的抗震等级不低于主楼剪力墙的抗震等级。

（3）主、裙楼不分开，主楼采用剪力墙结构，裙房采用框架结构时，裙房屋顶上一层以上部分可按房屋高度为H的剪力墙结构确定剪力墙的抗震等级。确定裙房高度范围内主楼的抗震等级时，应考虑裙房的影响，如：主楼的剪力墙结构、裙房的框架结构，并不能直接按剪力墙结构确定剪力墙的抗震等级，而应该根据裙房面积的大小综合确定主楼的架构形式及相应剪力墙的抗震等级。

五、结束语

近年来，带地下室大底盘多塔楼高层建筑已经越来越受到人们的关注，并且被广泛的应用。我国虽然地大物博，但是人口众多，所以人均土地占有量非常少，随着经济的发展，大量的农村人口涌向城市，这样土地资源就变得紧缺，大底盘多塔楼高层建筑在很大程度上缓解了土地使用的问题，与此同时，大底盘多塔楼高层建筑结构也存在一定的问题，这就需要设计及施工人员相互配合，避免出现质量隐患。

参考文献

[1] 朱炳寅；建筑结构设计回答及分析；中国建筑工业出版社；2009

[2] 常丽华；高层结构嵌固端的选择与抗震性能分析[J]；山西建筑；2010

[3] 林建斌；关于地下室顶板作为嵌固端的探讨[J]；科技风；2010

[4] 江克宁；多、高层建筑嵌固部位选取的探讨[J]；科技致富向导；2010