大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計

陳 超（長沙市規劃設計院有限責任公司，湖南長沙410000）

大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計

陳 超（長沙市規劃設計院有限責任公司，湖南長沙410000）

建筑功能以及建筑外觀多樣化需求的不斷涌現，建筑變得越來越復雜，其中最為典型的一種形式就是大底盤多塔樓連體高層建筑。基于此，本文首先論述了大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構，其后就建筑的基礎設計以及建筑的結構設計的要點進行了簡要的分析，以期為相關人員提供參考。

大底盤；復雜體型；高層建筑；結構設計

1 引言

高層建筑的施工時，建筑的質量很大程度上取決于建筑結構的設計，特別是大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計時，涉及到的內容有地下室設計、基礎設計等等，一旦有一個環節出現問題，則會影響到建筑的質量，所以，做好建筑結構設計有著十分重要的意義。

2 高層建筑結構大底盤多塔結構設計體系概述

2.1 大底盤多塔結構特點

2.1.1 大底盤與上部多塔變形的協調性

一般位于大底盤多塔結構底部的大底盤會被用作商用，而上部則作為住宅或者其他用處，所以上部的多塔部分一般會在大底盤的頂部出現內收的情況，平面剛度則會發生突變。此外，由于多塔部分一般為剪力墻，因此，大底盤部分要對墻體進行加厚，或者增加墻的數量，防止出現豎向的剛度突變。為了確保大底盤跟各塔之間的變形相互協調，則需要將結構轉換層設置在大底盤的頂層，并將大底盤的頂板當作是多塔結構的嵌固端。在布置大底盤頂層樓板鋼筋時，要進行通長布置，并同時考慮到溫度、收縮以及剛度的實際需求。

2.1.2 綜合體結構類型多樣性

大底盤的多塔高層建筑的結構類型多種多樣，常見的多塔結構有帶縫多塔結構、無裙房多塔結構、復雜多塔結構。雙塔連體結構跟大底盤多塔半結構之間存在著一定的區別，前者需要軸線對稱，或者基本對稱即可，而大底盤多塔高層建筑結構對于對稱的要求則更高，比較的獨特，一般會體現在建筑結構的功能以及設計者的理念上，因此，進行底盤多塔高層建筑結構以及動力性能設計時要嚴格要求。

2.1.3 大底盤、多塔間豎向構件不規則性

大底盤建筑結構的多塔部分出現內收時，結構豎向剛度會發生變化，導致結構有薄弱的部位出現，因而設計建筑結構時，要注意加強此部的結構。多塔結構振型較為復雜，且質量和剛度的分布都不夠均勻，因而各塔樓結構的平面布置以及結構的類型盡可能的保持一致，減小綜合體質心和剛心之間的距離，以減小結構扭轉的效應。進行抗震設計時，由于塔樓層高較低，易于發生結構豎向剛度的突變，形成薄弱的部位，因而不宜在底盤屋面的塔樓內設置帶轉換層。同時，還要注意多塔裙房鏈之間連接的屋面梁的加強，各塔樓跟裙房連接的部位的外圍柱以及剪力墻從固定端至裙房屋面上一層的高度范圍內要特別的加強，即適當的提高柱縱向鋼筋的最小配筋率，柱箍筋在裙樓屋面上、下層的范圍內全高加密，剪力墻宜按規范設置約束邊緣構件。

2.2 大底盤多塔高層建筑結構設計分類

設計大底盤多塔高層建筑時，一般將建筑結構分為兩種類型：①上部多塔樓的嵌固端以大底盤結構頂層樓板為主，此結構一般以帶有地下停車位的住宅小區為主。②不將大底盤作為上部多塔結構的嵌固端。此結構一般會當作是商用樓，這也是較多的地下車庫或者商業建筑在設計好大底盤頂層后，會在上部開設抗震縫，并將其設計成多塔樓。

3 高層建筑大底盤多塔結構設計的要點

3.1 做好基礎設計

3.1.1 確定好樁型和樁端持力層

設計基礎時，要先確定好樁型以及樁端的持力層，一般使用的鉆孔灌注樁的直徑要大，并將中風化巖當作樁端的持力層，當樁端的持力層超過鉆孔灌注樁的直徑時，則可以在樁端進行壓密注漿，可以減少樁端持力層不同而出現的差異沉降。樁徑根據其荷載的大小，樁的受力類型以及沉降進行計算分析，一般使用∮800、∮1000和∮1200大直徑的鉆孔灌注樁，樁身使用的混凝土強度等級為C30，抗拔樁通長配筋。

3.1.2 設計基礎底板

進行基礎底板設計時，塔樓主要使用筏形平板式為2.3m，其余的部分均使用柱下獨立承臺作為基礎塔樓筏形平板式基礎與柱下獨立承臺基礎，以及獨立承臺相互之間設地梁縱橫連接，同時配以基礎底板。為了能夠減少混凝土收縮的應力以及溫度應力，地下室底板以及頂板則使用C35補償收縮性混凝土，可以適當的提高配筋率，并將7條通長后澆帶設置荷載差異較大的部位，完成主體設計后要進行封閉，減少不均勻沉降帶來的附加應力。塔樓的筏形平板則采用“彈性支座板法”進行計算和分析。

3.1.3 設計超長地下室結構

設計地下室較長且深度較深的高層建筑結構時，此類結構豎向的荷載相對較小，因而要與工程的實際情況進行結合，施工時可以使用“一樁三用”的施工方式進行，而“一樁三用”一般是指利用基坑圍護樁，不同的極端使用不同的施工方法，即人防地下室外墻、受力工程樁、基坑圍護，經濟效益極其顯著。設計地下室塔樓的核心筒時，要注意核心筒墻體會有大量的風、水和電氣管道穿越，為了確保結構的安全以及設計的合理性，則需要綜合布置各種管道，并專門的布置核心筒的削弱部位，做好增強設計。

3.2 結構設計的要點

3.2.1 大底盤與上部多塔結構沉降差異

一旦大底盤高層建筑的地基出現不均勻的沉降，則相關技術人員要立即進行處理，具體可以采取以下幾點措施：

（1）對主樓基礎進行強化，對裙房基礎進行弱化

在不設置永久沉降縫的前提下，由于主樓和裙房之間的荷載差異較大，所以要對剛度進行調平，使用不同的基礎形式，對主樓跟裙房之間的沉降差進行調節，減小基礎出現不均勻沉降的程度，以便實現安全經濟的設計目標。

（2）設置沉降縫

可以在主樓以及裙房的交接部位設置一道永久的沉降縫，并分開主樓和裙樓，使其獨立，更好地消除主樓以及裙房發生不均勻沉降時產生的沉降差，但此做法必定會對建筑的里面效果產生影響，并影響到建筑的防水以及基礎施工，使得工程的成本有所增加。

（3）設置沉降后澆帶

按照《高層建筑混凝土結構技術規程》的相關要求標準，可以每隔30～40m進行沉降后澆帶的設置，一般后澆帶的寬度為0.8～1.0m，后澆帶會貫通頂板、底部以及墻板，通常在柱距三等分的中間部位設置后澆帶，同時增設附加的防水層。與此同時，要盡可能避開樓層樓梯、洞口，而在實際施工中由于設置沉降縫會影響到地下空間的使用功能，則不予使用設置沉降縫。后澆帶施工耗費的時間較長，耗費多，施工難度高，卻不會影響到地下空間的使用功能，所以此方法的應用范圍還比較廣泛。

3.2.2 大底盤多塔結構計算方法分析

設計大底盤多塔結構計算時，分析的難點在于大底盤多塔結構較為復雜，受力特點跟一般的高層結構相比要復雜的多，所以要對多塔之間的變形影響進行充分考慮，一般應先對單塔的剛度指標進行單獨的分析，而對于剛度較為相近的單塔可以組合建模分析，剛度差異較大的單塔則需要分開進行計算，防止計算軟件失真而導致結構出現安全隱患。

（1）大底盤結構的分類

建筑的使用功能不同，布置大底盤結構也不同，常見的集中大底盤結構如下所述：

①帶裙房的大底盤多塔結構，其主要包含有大底盤、上部多塔以及附屬裙房部分。

②不帶裙房的大底盤多塔結構其主要包含有大底盤、上部多塔。

③帶縫大底盤多塔結構其主要包含大底盤、上部多塔，同時附屬多塔間設縫，各結構單元要保持相互獨立。

④復雜大底盤多塔結構其主要包含有大底盤、上部多塔，帶轉換層或與其他結構類型相互結合。

（2）大底盤多塔結構體型分類

①緊湊型

所謂的緊湊型主要是指多塔跟多塔結構之間間隔的距離較小，向下分隔時按照45°進行劃分，并且各自塔的45°線之間會相互交叉，具體見圖1。

圖2 分散型

（3）大底盤多塔結構建模分類

①離散模型

可以將帶縫的大底盤多塔結構進行多塔分列，并對各塔進行分割，分割時要從大底盤的頂面沿45°線方向進行斜切，并與結構底板處進行相交，45°線范圍內為獨立模型，并切除其余部分。

②整體模型

對于緊湊型的大底盤多塔結構而言，其頂面的結構會內收，并且45°線相互交叉，特別是受到地震作用后，在地震作用下，各塔與各塔之間會產生相互作用，因此利用分散型大底盤多塔結構進行建模時則不跟實際的受力情況相符，此時要按照相關的規范要求，補充其他的計算方法，比如靜力彈塑性分析、動力時程分析。

4 結語

總而言之，大底盤多塔高層建筑結構的功能多且復雜，對于建筑設計的要求較高，因此，設計此類建筑結構前要全面的進行考量，不但要嚴把質量管，還要加強管理設計過程中的每一個細節性的問題，確保大底盤多塔高層建筑設計更具有合理性、規范性和經濟性。

[1]唐 芳.大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計[J].城市建設理論研究，2014（15）：36.

[2]韓曉飛，駱 偉.大底盤多塔連體復雜體型高層建筑結構設計[J].城市建筑，2015（6）：62.

[3]吳俊良.關于多塔復雜體型建筑的結構設計探討[J].河南建材，2016（3）：96.

圖1 緊湊型

②分散型

分散型主要指多塔跟多塔之間間隔的距離較大，向下分隔時按照45°進行劃分，并且各自塔的45°線之間不會出現交叉，具體見圖2。

TU973.1

A

2095-2066（2016）24-0143-02

2016-8-10

陳 超（1980-），男，工程師，本科，主要從事房屋建筑結構設計工作。