重庆新视野·滨河晓月大底盘多塔结构计算模型分析

唐兰云，黄淼

重庆新视野·滨河晓月大底盘多塔结构计算模型分析

唐兰云，黄淼

（重庆市设计院重庆400015）

重庆新视野·滨河晓月三面环水，常年水位较高，大底盘地下室不允许进水，结构不能设缝，结构设计采用大底盘多塔结构。通过本工程多种结构模型的选用及试算，探索出大底盘地下室多塔结构较为安全、合理、高效的计算方法，供工程同行参考。

大底盘地下室多塔结构；计算分析；建模

1 工程概况

滨河晓月项目位于重庆市石柱土家族自治县南宾镇城南路，整个地块呈半岛形，三面环水，一面临城市干道；本工程由2号楼～9号楼等10栋高层住宅及底部二层商业裙房和地下车库（1层）组成。总建筑面积16万平方米，其中地上137683.94㎡，地下21548.30㎡。地下室层高5.1m。地下室基本呈矩形，长268.8m，宽84m。地下室主要功能为:大型地下车库、设备用房，人防为异地设置。建筑物塔楼范围外地下室顶部覆土厚2.6m，顶部主要布置小区道路、绿化、景观等。地下室平面如图1所示。

图1 地下室平面图

2 上部结构计算模型分析

由于项目所处三面环水的半岛，常年水位较高，大底盘地下室由于建筑功能要求，不允许进水渗水，结构不能设缝简单地将大底盘分为相对独立的结构单元进行设计，故采用将整个地下车库地板及钢筋混凝土挡墙围和起来形成一巨大的箱体，其顶盖托着10个高层住宅的大底盘多塔结构。

然而这个庞然大物的结构计算分析却是本工厂的设计难点。通过多种结构计算模型的选用及试算，探索出大底盘地下室多塔结构较为安全、合理、高效的计算方法。

2.1 上部结构嵌固部位的确定

由于本工程的地下室面积大约2万平方米，地下室内部梁、柱、墙等构件特别多，轴网密集交错，且不同部分的功能甚至都不相同，同时要考虑到上部塔楼或裙房的位置等因素，所以地下室建模非常复杂繁琐。鉴于目前PKPM软件中计算的节点限制，如果采用将地下室和塔楼整体建模，其梁数及节点数已超过软件的适用范围。况且现行的《建筑抗震设计规范》[1]的周期比计算是在单塔的前提下提出来的，对于大底盘多塔周期比计算应该如何考虑规范并没有说明，因此对于这种形式的周期比计算只能将多塔结构拆分成单塔，然后分别进行计算。

要将单塔进行拆分计算的首要条件是将大底盘多塔结构转变为带地下室的单塔结构，即将地下室顶板层作为结构嵌固层，这样无论上部有几个独立的塔楼，他们都将形成一个独立嵌固于地下室顶板处的单体。给各塔楼进行各自单独计算奠定了基础，这一点在整个工程的后续工作中非常关键。

由于本工程地下室为全嵌入地下室，具备嵌固层的先天条件，再结合建筑功能在地下室内设置剪力墙增加地下部份的结构刚度，以满足《高层建筑混凝土结构技术规程》[3]5.3.7条:高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍的要求。

同时嵌固部位楼盖采用现浇梁板结构，楼板厚度取180mm，混凝土等级为C30，采用双层双向配筋，且每层每个方向配筋率为0.3%；地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，都不少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。

由于达到了规范要求的嵌固条件，这样地下室顶板能够作为上部塔楼结构嵌固层，具备各塔分开计算的条件，不再形成大底盘多塔楼结构，也形不成复杂高层。复杂的计算变得简捷。

2.2 上部塔楼建模分析

上部10栋高层建筑以地下室顶板作为塔楼基础，计算便按常规的单塔结构模型选用即可。应用SATWE软件进行了计算分析，模型以地下室顶板作为上部结构的嵌固端，采用了扭转耦联的振型分解反应谱法，考虑了单向地震作用下±5%偶然偏心及双向地震作用的扭转效应。对于大底盘与多塔的分界部位为地上某层时，由于每一个塔都是独立自由振动的，所以结构的剪重比、刚度比、位移比和周期比都按各塔分别进行控制；本工程各单体的内力计算模型取各塔分开的计算模型即可。

2.3 大底盘地下室合理建模分析

根据上海市《建筑抗震设计规程》[4]，对地下室区域结合上部结构采用分片建模。

根据上海市《建筑抗震设计规程》[4]，在计算地下室结构的侧向刚度时，只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献，塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。

根据《建筑抗震设计规范》[1]6.4.14，在计算地下室结构的侧向刚度时，地上一层的抗侧刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；其相关范围在条文中解释为:”相关范围”一般可从地上结构周边外延不大于20m。

在建模开始时先确定分片的位置，按每栋楼为单塔划分出建模区域。为了在完成上部塔楼结构的同时完成地下室结构设计，地下室在两个水平方向分别取地下室层高的2倍或20m建模，通过调整剪力墙数量对于上部塔楼的侧向刚度比计算完全可以满足规范要求，但对于地下室部分(特别是两塔楼相邻部份)结构内力计算将存在偏差。

在本工程中，相邻仅3跨及以下的塔楼，如9-1号楼与9-2号楼及8号楼，视为一整体建模，按局部大底盘多塔计算分析，其余相邻在3跨以上的按单塔切分计算。

为了能够使地下室结构在分片后分析计算更加准确，确定在分片分区域建模时对地下室结构在区域与区域之间进行跨度重叠建模。

现在最主要的问题是，在区域与区域之间到底重叠几跨才能够满足地下室结构设计要求。

在本工程中，在地下室分区域中选取典型框架如图2所示，分别按以下六种方法建模进行对比分析。

图2 典型框架平面布置图

模型一:利用地下室平面中右边带3号，2号，7号，6-2号，6-1号塔楼范围的地下室及其上部结构进行整体建模。

模型二:在区域与区域之间重叠一跨进行建模。

模型三:在区域与区域之间重叠二跨进行建模。

模型四:在区域与区域之间重叠三跨进行建模。

模型五:在区域与区域之间重叠四跨进行建模。

模型六：在区域与区域之间重叠五跨进行建模。

具体计算结果见表1～表4。

表1 框架柱轴力及轴压比

表2 框架梁1内力

表3 框架梁2内力

表4 次梁1内力

通过对表1～表4计算结果对比分析可知，模型二与模型一计算结果相差比较大，仅框架柱轴力就相差9.7%；模型三与模型一框架梁1及次梁1计算结果比较接近，框架梁2计算结果偏小，框架柱轴力计算偏小，相差2.7%；模型四与模型一框架柱轴力相差0.39%，框架梁1内力相差均在0.14%以内，框架梁2内力相差均在0.19%以内，次梁1内力相差均在0.11%以内；模型五与模型六计算结果变化很小，其中模型六最接近整体建模计算结果。

很明显，随着重叠跨数增多，计算结果越来越接近整体建模计算结果。但是基于大底盘地下室内部梁、柱、墙等构件多，轴网密集交错等特性，为了建模时不至于其梁数以及节点数超过软件的适用范围，同时提高结构设计效率，采用模型四建模就可以满足大底盘地下室结构设计要求。

3 结语

在本工程实际设计中，采用了模型四(在区域与区域之间重叠三跨进行建模)建模，在完成上部塔楼结构设计的同时也完成了下部大底盘地下室的结构设计。在保证结构设计安全、经济等要求的前提下，提高了结构设计效率。

[1]建筑抗震设计规范GBJ50011-201，[S].

[2]混凝土结构设计规范GB5001-02010，[S].

[3]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010，[S].

[4]上海市《建筑抗震设计规程》DGJ08-9-2003，上海市《建筑抗震设计规程》[S].

责任编辑：余咏梅

On Calculating Models of A Large Chassis and Multi-Tower Structure in a New Chongqing Community

This newly-built community project is surrounded by water on three sides and the water level stays high through the year.Due to that the structure could not be set with joints and no water is allowed for a large chassis basement,the design thus adopted a large chassis and multi-tower structure.The computing method for the structure of large chassis basement and multi-tower,is proved to be safe,reasonable and with highly effective,which has been developed via selecting and tentatively calculating in this project's various structural models.A conclusion is offered in the final part of the paper for designers in this field as a useful reference.

structure of large chassis basement and multi-tower;calculating analysis;modeling

TU311.4

A

1671-9107（2012）03-0042-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.3.042

2012-03-07

唐兰云（1964-），女，汉，四川岳池人，高级工程师，主要从事结构设计工作。