淺析大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

蔣超

摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，越來越多的人口涌入城鎮(zhèn)，造成城鎮(zhèn)用地逐年緊張，高層建筑逐漸取代城鎮(zhèn)中原有普通建筑。城鎮(zhèn)中越來越多的商業(yè)用房和住宅用房，選用了高層塔樓設(shè)計，這也給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)，如何在保證建筑安全的條件下，緩解用地緊張，合理分配多塔樓地下室空間結(jié)構(gòu)，逐漸成為一個新的課題，本文結(jié)合冷水灘國有工礦棚戶區(qū)改造工程二期為例，淺析大底盤地下室多塔樓結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞 大底盤;地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計

大底盤地下室多塔樓結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)末出現(xiàn)的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計模式，近幾年來，由于集群高層建筑越來越多地出現(xiàn)在城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)中，為了對其地下空間進(jìn)行有效的利用，大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)如雨后春筍般地出現(xiàn)在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中。大底盤地下室多塔樓結(jié)構(gòu)能將多地下室連在一起，一方面使建筑整體規(guī)劃更為簡單合理，其對地下空間的合理利用也極大緩解了目前城鎮(zhèn)中車位稀缺的問題，因此，這種結(jié)構(gòu)形式在高端商業(yè)綜合體和小區(qū)住宅等大型建筑體系當(dāng)中的應(yīng)用越來越多。

大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成，地下室部分及上部結(jié)構(gòu)。地下室部分除作大型地下商用需要大開間外，基本都是用作固定停車位，因此一般情況下，其結(jié)構(gòu)都為框架結(jié)構(gòu)，上部塔樓的豎向構(gòu)件可以延長到整個建筑群的基礎(chǔ)部分。冷水灘國有工礦棚戶區(qū)改造工程二期項目為住宅項目，商業(yè)樓層在地面上，地下部分主要為停車場。

1項目概況

本工程總用地面積為32110㎡，總建筑面積為196546㎡，其中地上建筑面積為150005㎡，地下建筑面積為46541㎡。本項目由1#～6#六棟塔樓、兩層地下車庫組成，其中1#樓為2+31F（一、二層為商業(yè)用房及服務(wù)用房），2#～6#棟為1+31F（一層為商業(yè)用房及架空層）。塔樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，車庫為框架結(jié)構(gòu)，車庫平面尺寸約為349x123m，地下室不設(shè)縫。根據(jù)詳勘報告，1#、2#、6#棟塔樓采用旋挖成孔灌注樁基礎(chǔ)，最大單樁豎向承載力特征值為7500kN，3#、4#、5#棟塔樓采用樁筏基礎(chǔ)，基樁采用HPC500型預(yù)應(yīng)力砼管樁，單樁豎向承載力特征值為1800kN，地下車庫采用HPC500型預(yù)應(yīng)力砼管樁，單樁豎向承載力特征值為1800kN，均以中風(fēng)化泥灰?guī)r為持力層。地下室耐火等級為一級，防水等級為一級。根據(jù)項目詳勘報告，本工程無需進(jìn)行抗浮設(shè)計[1]。其結(jié)構(gòu)整體模型如下圖：

2嵌固部位的選取

在大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，本工程地下室頂板可以作為上部塔樓嵌固端。經(jīng)過盈建科軟件計算比較，其抗側(cè)剛度是上部塔樓的2.5倍，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定，可以將地下室頂層樓板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。

為了驗證此設(shè)計是否能達(dá)到結(jié)構(gòu)抗側(cè)設(shè)計要求，將整個建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并在盈建科程序上對多塔樓執(zhí)行定義，然后進(jìn)行整個建筑的振動計算，計算結(jié)果表明，水平方向的作用力對大底盤地下室內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響不大，由此可知，地下室頂層可作為上部塔樓嵌固端，其上部塔樓之間是相互獨立的，因此，在進(jìn)行建筑整體受力分析時，可獨立進(jìn)行計算分析[2]。

3結(jié)構(gòu)計算分析

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計建模原則

由于大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量非常多，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)計算分析程序無法快速有效地對整體建筑給出準(zhǔn)確合理的計算模型，因此，在本工程項目中，采用整體模型和分離模型兩種建模方法。

其中，整體模型的優(yōu)點在于能夠?qū)φ麄€建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體考慮，準(zhǔn)確的獲得大底盤多塔結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)特點，其缺點是運算數(shù)據(jù)龐大，多塔樓之間的計算參數(shù)難以做到有效識別;分離模型的特點是將大地盤地下室多塔結(jié)構(gòu)分開計算，以地下室頂板作為上部各塔樓的嵌固端，地下室作為單獨部分分開計算，分離模型的優(yōu)點是解決了結(jié)構(gòu)構(gòu)件過多引起的軟件無法正常計算的問題，缺點是在多塔樓間距較小的情況下，會忽略塔樓間地震作用的相互影響，并且在進(jìn)行大底盤地下室分析時，無法保障上部結(jié)構(gòu)對地下室的地震、內(nèi)力響應(yīng)準(zhǔn)確[3]。

3.2 分析參數(shù)

通過結(jié)構(gòu)模型計算，本工程主要的參數(shù)是水平地震作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力和內(nèi)力情況，其中，內(nèi)力參數(shù)是結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行配筋設(shè)計時最重要的考慮因素，而應(yīng)力關(guān)系到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。因此，在分析多塔樓對大底盤地下室的影響參數(shù)時，要分析地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力，對內(nèi)力的結(jié)構(gòu)合理性加以研究。

3.3 靜力計算結(jié)果

根據(jù)結(jié)構(gòu)計算分析，以扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與以平動為主的第一周期兩者間比值≤0.9，這一比值能夠滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中第3.4.5條對于自振周期及第一扭轉(zhuǎn)平動周期比的相關(guān)要求[4]。

4超長地下室裂縫控制措施

結(jié)合本項目超大型地下室，采用以下手段進(jìn)行裂縫控制：①通過溫度計算出最大溫差作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，根據(jù)計算結(jié)果，調(diào)整地下室鋼梁配筋量，并按受拉進(jìn)行錨固;②應(yīng)用相對補(bǔ)償技術(shù)，在地下室混凝土中加入膨脹劑;③在低于 20℃的環(huán)境下采用后澆帶進(jìn)行補(bǔ)充施工;④在混凝土中參入抗裂防水劑，其配比度為混凝土凝膠材料的9%;⑤做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作;⑥增加混凝土與鋼筋之間的握裹力，以提升抗裂性能[5]。

5結(jié)束語

大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式，既保證了多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)安全，同時也對建筑地下空間進(jìn)行了合理利用，滿足現(xiàn)代建筑設(shè)計綠色環(huán)保的要求，但是其設(shè)計所涉及的問題比較多，結(jié)合本項目的應(yīng)用實際情況來看，在進(jìn)行大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的時候，設(shè)計人員必須在總體把握的同時，逐步完善細(xì)節(jié)處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 周樹勛.多塔高層建筑大底盤地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點探討[J].江西建材，2017，（16）：46，51.

[2] 陸東良.大底盤地下室多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計分析——以愉光新村老城改造項目為例[J].建筑知識，2017，37（10）：75，112.

[3] 單純勇.大底盤多塔結(jié)構(gòu)地下室設(shè)計淺析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2015，42（08）：36-39.

[4] 朱禮鵬.大底盤地下室多塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力分析[D].天津：天津大學(xué)，2014.

[5] 朱禮鵬.大底盤結(jié)構(gòu)地下室有效范圍的研究[C].第十三屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會.第十三屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集.海南：中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會，2014：1710-1714.