多塔高層建筑結構探討

袁大偉

摘 要：多塔高層建筑結構的穩定性和安全性，直接影響著人們的生命安全和財產安全。本文主要介紹了多塔高層建筑結構，分析了這種建筑結構的抗震設計和沉降設計，并探討了具體的計算方法。

關鍵詞：高層建筑；多塔結構；計算方法

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-56-2

0 引言

隨著國家經濟的發展，我國的房地產行業也得到了前所未有的發展，各個地區的新型房地產建筑越來越多，尤其是多塔高層建筑在逐漸增多。為了滿足人們的居住舒適度要求，節省建筑成本，建筑的樓層越來越高，底盤越來越大。多塔高層建筑雖然具有顯著的優勢，但它的安全性仍然不容忽視。相對于普通建筑，多塔高層建筑的結構比較復雜，穩定性和抗震性都受到了極大的考驗。如何做好多塔高層建筑的結構設計，已經成為了建筑設計人員需要重視的問題。

1 多塔高層建筑結構

多塔高層建筑，是底部由多層較大的底盤結構組成的高層建筑，它的結構與普通建筑最大的不同點在于，多塔建筑具有較大的底盤，因此，它又被人們稱作“多塔大底盤建筑”。常見的多塔高層建筑結構主要有以下幾種：第一，具有地下室、裙房、塔樓三個部分；第二， 沒有裙房，只有塔樓、地下室，一個地下室可以連接多個塔樓；第三，帶縫多塔結構，具有地下室、裙房、塔樓，但是各個塔樓都被地下室連接在一起，上部塔樓之間的距離很近，塔樓的四個面中，有的面與其他塔樓僅有細微的縫隙，不是迎風面。根據建筑結構的體型，又可以將多塔建筑分為分散式和緊湊式兩種。分散式建筑，即建筑群的各個塔樓之間保持一定的距離，沒有起到相互依托的作用，當其中一棟建筑出現問題時，基本不會影響到其他的建筑；緊湊式建筑，即各個塔樓建筑的塔樓距離很近，或者建筑的底盤基本為一個整體或者存在相交的情況，基本不存在完全獨立的建筑，當建筑群中的一部分塔樓出現問題時，會直接影響到其他塔樓，但同時，如果部分塔樓受到外界壓力，其他塔樓可以幫助這部分塔樓分解壓力。

2 多塔高層建筑結構的抗震設計

建筑設計中，必須要考慮到建筑結構的穩定性和抗震性。近年來，我國的地震災害頻發，汶川地震、玉樹地震等都給人類帶來了毀滅性的災難。根據研究表明，地震中最容易受到破壞的，是建筑的底盤與塔樓相接部位，以及建筑各層相接的部位。尤其是大底盤高層建筑，由于樓層較高、底盤與塔樓相接面積較大，一旦遭受地震災害，可能會給建筑內的人們帶來極大的危害，造成不可挽回的損失。因此，在多塔高層建筑設計中，必須要做好建筑的抗震設計，尤其要做好建筑底盤與塔樓相接部位以及建筑各層相接部位的抗震設計，提高建筑的穩定性和抗震性。

具體來說，做好多塔建筑抗震設計，需要注意以下幾個要點：第一，做好建筑底盤設計，保證底盤的穩定性和承載力。盡量加大底盤屋面板的厚度，一般來說厚度不得低于15厘米；增加鋼筋數量，保證鋼筋通長布置，尤其是底盤腰筋、屋面房梁鋼筋、屋面筋等必須要通長布置，這樣可以增加底盤的耐受力，在重壓之下可以讓通長鋼筋起到支撐作用。同時，在布置鋼筋時不可以同向布置，必須要雙向交叉配置，并且要保證配筋率高于0.25%。除了做好底盤設計，還需要做好塔樓各個樓層相接處的設計，提高相接部位的承載力和耐受力。第二，由于多塔高層建筑的結構比較復雜，樓層較高，容易受到外在因素的影響，如果樓層過高，建筑底盤會承受較大的壓力，壓力超過必要限度，便會引發嚴重的事故，同時，樓層越高，越容易受到結構內力的影響。在現實中，部分開發商為了節約土地成本，在設計樓層時超過了底盤可以承受的范圍，導致嚴重事故的發生，給人們的生命安全和財產安全帶來了極大的威脅。因此，在設計中，必須要合理控制塔樓的整體面積、重量、樓層等，盡量避免因設計不當導致的建筑倒塌等事故的發生。第三，塔樓與底盤的受力重心必須要控制在一個點，如果重心跑偏，建筑結構不穩，建筑的耐受力會大大降低，極易發生安全事故。因此，在設計中，必須要合理計算建筑重心位置，保證建筑的塔樓與底盤以重心為中線對稱分布，且不得超過底盤重心邊線的20%。第四，在緊湊式多塔建筑結構設計中，在各個塔樓的相接部位，必須要做好抗震設計，加強相接部位屋面梁的剛度和強度，并且要在剪力墻周邊設置約束構件。第五，有的塔樓帶有轉換層，在設計中，必須要提高轉換層的抗震性以及轉換層的上一層、下一層的抗震性。

3 多塔高層建筑結構的計算方法

多塔高層建筑結構的計算方法比普通建筑復雜得多，在計算中，由于多塔建筑的類型不同，每種結構承載力和抗震性也不同，在計算中是否需要根據建筑的結構采用不同的計算方法，或者采用相同的方法，但是采用不同的計算系數，是目前設計師們需要研究的重點問題。在多塔高層建筑中，設計的難點在于建筑的大底盤結構，因此，設計師需要側重于掌握大底盤的計算方法。在計算前需要建立計算模型，考慮建筑的變形、承載力、剛性參數等因素，這些因素基本相當的情況下，可以采用統一的計算方法計算，但如果這些因素相差較大，就需要分開計算。

就目前而言，常見的多塔建筑結構主要有分散式和緊湊式兩種。在分散式多塔建筑底盤結構的計算中，需要依照45度線對建筑各塔樓進行分割，各個塔樓之間的45度線相互獨立，不會出現交叉或連接。緊湊式建筑中，各個塔樓之間的45度線會存在交叉和連接現象。在計算中，需要將緊湊式建筑分為兩組，一組為整體型，一組為離散型。整體型建筑的計算中，由于建筑的45度線存在相交現象，在設計建筑底盤結構時會受到限制。計算中往往會采用靜力彈塑性分析和動力時程計算方法；離散型建筑的計算中，建筑塔樓45度線雖然相交，但是各個塔樓會有明顯的縫隙，每個塔樓都可以分列出來。

在計算中，必須要注意以下幾個方面的內容：第一，多塔結構的計算必須要補充多塔結構定義，與普通建筑區分開來，并且要輸入塔樓的總層數以及起始層、最高層層號，同時還要輸入塔樓數量；第二，多塔結構定義中，保證每一個節點都處于閉合圍區內，每個圍區都需要有不低于一個節點，每個節點不可重復輸入；第三，帶縫多塔建筑中，四個面中有的面不處于迎風面，外界壓力對這些面的影響較小，因此，在計算中需要輸入“遮擋”定義；第四，多塔建筑結構復雜，因此在計算時需要將參數設置為復雜高層結構，在計算建筑的振型數值時，不得低于建筑中總塔樓數的9倍；第五，由于各個塔樓的層數、整體高度不同，抗震性與穩定性也會有所差異，在計算時，需要根據實際要求在定義補充欄補充特殊要求。

4 多塔高層建筑結構的沉降設計

建筑的沉降設計直接關系著建筑的穩定性和使用壽命，尤其是高層建筑，沉降率的合理控制直接影響著建筑的穩定性。多塔高層建筑的樓層較高，建筑基底承受的壓力較大，如果建筑的沉降率達不到要求，建筑的地基不穩，便可以導致建筑整體下沉甚至倒塌。在建筑的沉降設計中，需要把握兩個原則，即建筑的沉降率必須要達到要求，建筑的地基基礎必須要均勻沉降。在具體設計中，需要掌握以下設計方法：第一，設計永久性沉降縫，多塔高層建筑中，尤其是裙房和主樓分開的建筑，必須要設計永久性沉降縫，將主樓和裙房分開，這樣設計的原理是，主樓的樓層較高，需要承受的壓力較大，而裙房需要承受的壓力相對較小，如果主樓和裙房的沉降率不一致，如果不設計沉降縫，可能由于沉降率不一致而出現沉降不均勻的問題，導致建筑的穩定性變差，設計永久性沉降縫，可以將裙樓與主樓分開，二者相互獨立，不會出現沉降不均勻的問題；第二，如果不設計永久性沉降縫，就需要強化主樓基礎，弱化裙房基礎，平衡兩者的沉降差，減少裙房的支撐作用，增強主樓的基礎支撐作用；第三，設計后澆帶，在建筑底盤設計沉降后澆帶，增強建筑底盤的穩定性，設計時需要保證底盤結構上每隔35米就有一道1米左右的后澆帶，可以根據建筑的承載力、層高、地基的穩固性等適當調整澆筑距離。

5 結束語

總之，多塔高層建筑結構是目前比較常見的一種建筑結構，在多塔結構設計中，必須要掌握它的結構類型，根據類型的不同適當調整設計方法。在具體設計中，需要做好抗震設計和沉降設計，同時還要掌握相關的計算方法。只有這樣，才能提高多塔高層建筑結構的穩定性和安全性，增強建筑的抗震性，最終提高建筑的整體質量，保證人們的生命安全和財產安全。

參 考 文 獻

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