高層建筑結構大底盤多塔結構設計的研究

付法君

摘 ?要：隨著我國社會經濟的不斷發展，城市建筑結構也取得了大跨步的進步，同時為了充分解決建筑用地問題，最大限度滿足社會和人民的需求，實現經濟利益最大化，城市建筑尤其是高層建筑正逐步向多功能方向發展，大底盤多塔結構設計的高層建筑已成為建筑技術人員和建筑施工人員廣泛關注的對象。基于此，文章以高層建筑大底盤多塔結構概述為切入點，對大底盤多塔結構的特點進行了描述和總結，接著對當前高層建筑中大底盤的裂縫進行了分析并結合實際情況總結了高層建筑結構中加強大底盤多塔結構的具體措施，希望通過文章的研究能夠推動我國建筑行業的持續穩定發展。

關鍵詞：高層建筑;大底盤多塔樓;設計;研究

中圖分類號：TU973.2 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）28-0088-02

Abstract： With the continuous development of social economy in our country， the urban building structure has also made great progress. At the same time， in order to fully solve the problem of building land， meet the needs of the society and the people to the maximum extent， and realize the maximization of economic interests， urban buildings， especially high-rise buildings， are gradually developing in the direction of multi-function. High-rise buildings with a large base and multi-tower structure design have become the object of widespread concern of building technicians and construction workers. Based on this， according to the overview of multi-tower structure with large base of high-rise building， the characteristics of multi-tower structure with large basse are described and summarized in this paper. Then， the cracks of the large base in the current high-rise building are analyzed and combined with the actual situation， then the concrete measures to strengthen the multi-tower structure with large bases in the high-rise building structure are summarized. It is hoped that the research of this paper can promote the sustainable and stable development of the construction industry in our country.

Keywords： high-rise building; large-base multi-tower; design; research

1 概述

近年來，我國建筑行業取得了突飛猛進的發展，市內建筑尤其是市內高層建筑正逐漸向多功能方向轉變，同時隨著經濟的發展和人們生活水平的提升，為了滿足建筑開發商和居民的實際需求，越來越多的人們開始將注意力集中在高層建筑大底盤結構設計上。所謂的大底盤多塔結構就是指將不同的建筑物修建在同一個較大的空間上，進而同時擁有居住空間和商業空間，且高層建筑的這種大底盤結構能夠充分保障建筑物的質量和安全。但必須承認的是大底盤多塔結構在應用中具有一定的復雜性和特殊性，當大底盤上存在兩個或多個塔樓結構時，可能會出現較復雜的扭轉和振動，如果處理不當會影響整個建筑結構的穩定性，甚至對人們的財產生命安全造成威脅，因此做好高層建筑結構大底盤設計意義十分重大。

2 高層建筑大底盤多塔結構概述

2.1 大底盤多塔結構的特點

在高層建筑中，大底盤上的每一個塔樓都有獨立的迎風面和變形能力，它們具有相對獨立的結構，但同時這種變形程度與塔樓和大底盤之間的連接剛度和受力情況又有一定的關系，因此塔樓之間通過大底盤也相互具有一定的影響，因此我們應該對大底盤多塔結構建筑特點進行一個系統化的總結：

（1）協調性。通常來說，高層建筑中的大底盤多用于商業市場，例如修建成為商場、餐飲地和娛樂場所等，而大底盤上部的多塔結構則多用于居住和辦公，因此絕大部分多塔結構會在大底盤上方呈現內收效果，形成平面剛度突變。在此情況下，為了保證多塔與大底盤的協調性，建筑設計人員應該在大底盤的頂層與多塔建筑間設置一層結構轉換層，并且在施工修建時應該將大底盤的頂端設定為多塔建筑的嵌固端，這樣能夠更好的保證高層建筑結構大底盤與上部多塔結構具有良好的協調性。

（2）多樣性。眾所周知，高層建筑本身具有一定的多樣性，尤其是大底盤高層建筑結構更為復雜多樣，例如有帶縫的多塔結構、無裙房多塔結構等，另外大底盤多塔結構還可以分為大底盤多塔半結構和雙塔連體結構，其中雙塔連體結構對建筑軸線的對稱性有一定的要求，因此針對這一需求在大底盤多塔結構設計中，設計者應該對高層建筑的動力性和受力性做出嚴格的設計和規劃。

（3）構件不規則性。為了更好的實現商用和民用需求，通常來說，高層建筑結構大底盤的使用面積都較大，對于大面積建筑來說，結構豎向剛度經常有相對薄弱的位置，因此在進行設計時應該充分考慮到結構剛度和質量的不均勻性對平面布置方法進行設計，盡量減小建筑剛心和質心的距離，進而減小結構扭轉效應。

2.2 大底盤多塔結構的設計分類

大底盤多塔結構主要可以分為兩種類型：一種是將大底盤結構的頂層樓板作為多塔建筑的嵌固端，一般小區住宅或者帶有地下停車場的建筑為主，另外一種大底盤結構頂層板樓不作為上部多塔結構的嵌固端，對于這種結構來說主要以商場和具備商用功能的住宅建筑為主。這兩種類型的建筑在設計出大底盤頂層后，都會在頂層開設抗震縫，從而建設成為多塔樓。

3 高層建筑大底盤多塔結構設計要點

3.1 大底盤與多塔結構的沉降差異

對于大多數大底盤多塔樓結構建筑來說，都屬于高層建筑結構，給底盤和地面都會造成較大的負載壓力，且一旦大底盤建筑的地基小于其他部位的體積，都會導致建筑地基穩定性不足，降低建筑的安全穩定性，甚至對人們的財產生命安全造成威脅。因此建筑施工人員應該隨時對地基的勻稱性進行監測，一旦發現大底盤多塔結構出現不均勻沉降，就應該及時進行技術處理，具體來說，處理方法可以分為以下幾種：（1）對主樓基礎實施強化，在不設永久沉降縫的前提下，如果建筑主樓與裙房荷載存在較大的差異，應該采用變剛度調平理念，減小主樓與裙房之間的沉降差異，使建筑體系更加安全實用。（2）設置沉降縫，為了消除主樓和裙房之間的沉降差，還可以在主樓和裙樓之間交接處設置一道沉降縫，這樣主樓與裙樓之間可以被較好的獨立開，但是這種做法會對建筑的立面效果以及防水和基礎施工有所影響，還會在一定程度上增加建筑工程的施工成本。（3）設置沉降后澆帶，根據相關要求規定，設計施工人員可以在建筑的結構面上每隔三十至四十米設置一道沉降后澆帶，這道沉降后澆帶能夠貫通建筑頂板、建筑底部以及建筑墻板，另外可以增加設置一層防水層。在實際處理過程中，雖然設置沉降后澆帶較耗時耗力，施工難度和施工成本也都較高，但是由于其對地下的使用空間不造成任何影響，因此受到了設計施工人員的廣泛青睞。

3.2 大底盤多塔結構的設計計算方法

相對于普通建筑結構來說，大底盤多塔結構受力特點要更復雜，因此其結構計算方法難度也更大。從當前設計計算經驗上看，如何充分利用結構計算軟件，對大底盤高層多塔樓建筑進行合理建模是設計人員應該認真考慮研究的問題。在實際設計過程中，通常采用整體建模，單塔分析的方式，對單塔剛度指標進行分析并選擇剛度指標相近的塔樓進行組合建模分析，對于剛度差異較大的塔樓則應該分開計算，這樣能夠更好的保證計算軟件的有效性從而保證建筑結構的安全性。

對大底盤多塔結構進行計算時應對以下問題進行明確和確認。第一，大底盤結構的分類主要可以分為帶裙帶的大底盤結構、不帶裙帶的大底盤結構、帶縫的大底盤結構和相對復雜的大底盤多塔結構。第二，大底盤建筑按照結構體型分類可以分為緊湊型和分散型，顧名思義，緊湊型指的是多塔間的間距相對較小，在塔底以45度線向下進行分割時，兩條線有相交部分;分散型指的是多塔間的間距較大，在塔底以45度線向下進行分割時，兩條線無法相交。示意圖如圖1所示。

對大底盤多塔結構的建模類型進行劃分可以分為離散模型和整體模型，對于離散型大底盤結構模型可以從大底盤頂端沿45度方向向下切割，45度范圍外的部分切除，范圍內設為獨立的模型。對于整體模型來說，在大底盤頂面結構會呈現一定的內收作用，上文介紹的離散型建模方式并不適用，為了準確的估測出結構的實際受力情況，應該補充更多的建模計算方法，例如動力時程分析和靜力彈塑性分析等。

4 大底盤裂縫的分析

上文已經介紹，由于大底盤多塔建筑結構的特殊性導致基地受力大小不夠均勻，在一定程度上會導致地板發生形變，嚴重時會造成地基出現裂痕影響大底盤高層建筑的安全性和穩定性，因此保證高層建筑大底盤與上層多塔結構的連接質量，降低大底盤裂縫情況的出現。

4.1 保證大底盤混凝土等級

首先要保證大底盤施工所用混凝土的等級，例如可以選擇使用低水化熱水泥，另外在對水泥進行混合配比時應該對砂石骨料的質量與含量進行嚴格控制，在澆筑工序完成后，應該嚴格按照相應流程和相應標準對澆筑混凝土進行降溫養護處理，使混凝土在降溫過程中收縮應力保持在一定范圍之內。

4.2 設置伸縮后澆帶

其次可以設置伸縮后澆帶，設置伸縮后澆帶的基本原則與設置沉降后澆帶一樣，應該對后澆帶設置處的梁板鋼筋的貫通性加以控制，且伸縮后澆帶的澆筑應該在完成兩側以及其他部分結構混凝土澆筑后再進行，完成澆筑后應做好后續養護工作。

5 高層建筑結構中加強大底盤多塔結構的具體措施

第一，高層建筑大底盤塔樓宜進行對稱設計，塔樓群的中心應與底盤結構的中心相近。第二，為了保證塔樓的抗震性，應該避免將帶轉化層的塔樓設置在底盤屋面上層的塔樓內。第三，大底盤上不同塔樓應該保持相近的層數、且各塔樓平面和剛度也應該相近。最后，應該對不同塔樓連接處的屋面梁進行加強處理，另外，塔樓與裙房連接處的外圍柱、剪力墻也應該進行特別加固。

總結來說，隨著我國建筑工程設計技術和施工技術的不斷發展，大底盤多塔樓高層建筑以其土地面積高利用率和地下資源高使用性能，已成為建筑行業的主要發展趨勢。因此為了更好的推動高層大底盤多塔結構的發展，相關技術人員在進行設計施工中，應該對其特點進行全面考量，使高層大底盤多塔建筑的設計施工更加合理規范。

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