多塔大底盘高层建筑结构的设计分析

周亮

【摘 要】当今高层建筑正日益向多功能方向发展，为满足建筑体型多样化和建筑多功能要求，近年来涌现出大量体型复杂的高层建筑，其中多塔大底盘就是很典型的一类。所谓多塔大底盘高层建筑结构形式，就是指将两栋或以上的不同高层建筑建立在一个共同的大底盘结构上的建筑结构形式，这种形式的整体结构布局较为复杂，尤其是在考虑到建筑整体抗震性能的问题时，更是具有很大的设计难度。如何使这种振型相当复杂的建筑保证其强度和稳定性，就成为了多塔大底盘高层建筑结构设计中的最大难点。鉴于此，本文对这种新型、复杂的建筑结构设计方法进行探讨分析，从其特点与分类开始论述，详细探讨了其设计中的技术要点，旨在提高建筑工程的质量。

【关键词】多塔大底盘；建筑结构；设计分析

随着城市化建设的快速推进，城市建筑结构形式呈现多样化发展趋势，各种建筑结构设计方式被不断采用并建设实施，极大的丰富了我国城市建筑内容，促进了城市现代化发展。在这诸多的建筑结构设计形式中，多塔大底盘的高层建筑结构是近年来颇受业界关注的一种设计方式。以下笔者结合自己的建筑工作经验，就多塔大底盘结构的设计要点进行分析。

一、结构体系特点与种类

论及多塔大底盘高层建筑的结构特点，最明显的就是多个独立高层塔楼共用同一个整体裙房的这一特点，这在历来的建筑结构设计中都是从未尝试过的新型建筑结构，这种大胆的设计完全颠覆了传统建筑结构设计理念，为现代建筑的发展提出了更多的技术途径。需要注意的是，多塔大底盘高层建筑结构虽然能够提升整个建筑的应用价值，但其结构所呈现出的纵向不规则性仍是一个抗震设计的难点，振型较为复杂，结构稳定性较差，这是当前设计中最需要改进与完善的设计环节。

目前已经有多座多塔大底盘结构的建筑被建设应用，成为城市建筑中一道独特的风景。通常来讲，在对其进行设计时，一般有两种设计方案可以选择。第一种设计方案是大底盘结构顶层楼板作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型；第二种设计方案是大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼的嵌固端。该种结构形式通常出现在下部裙楼作为商场或服务用房、上部塔楼为办公或居住功能的综合性建筑。通常设计中都是采用第二种设计方案，并且因为这种建筑结构较为复杂，施工设计中应当格外注意其受力分析和计算。

二、设计要点

基于多塔大底盘高层建筑的结构特点，在实际的设计中，必须要全面考虑结构的受力特点，基础的荷载能力，建筑材料的质量要求以及具体的施工方案研究，最重要的是要优化设计建筑的抗震性能设计，以此来提高多塔大底盘高层建筑的整体性能。在此，笔者提出了几点设计中应当注意的技术要点，以供参考。

1、限制建筑材料，加强检质量检测。鉴于多塔大底盘的上部结构传递给底部的荷载较大，因此对其基础和地下室的设计应当尤其注意建筑材料的选用，以确保结构的整体稳定。一般来讲，地下室工程施工中所选用的混凝土，其等级强度要保证在C30上下，且水泥的用量要进行有效控制，并且最好不要使用矿渣水泥作为地下室施工的水泥品种。根据实际工程的需要，还可以在混凝土配制中加入适当的粉煤灰，以降低混凝土的水化热反应带来的不良影响，防止混凝土出现裂缝现象，影响建筑的结构质量。

2、解决地基基础不均匀沉降问题。对于多塔大底盘高层建筑来说，各塔楼由于层数较多、总高度较高，其传递至地基基础的荷载较大。而在大底盘的其他部位往往层数较少，其传递至地基基础的荷载较小，因此塔楼部位基础的地基应力要比大底盘的其他部位大许多，其地基沉降也将有较大的差别。在 设计中首先宜采用两种以上的计算方法计算这两者间的沉降量和沉降差。然后设计者将根据计算得的沉降差来决定是“放”还是“抗”。

“放”即是在各塔楼与大底盘分界处设置沉降后浇带，加强这两部位的沉降观测，待这两部位的沉降达到基本稳定时或其差值与计 算相符时封闭沉降后浇带，此类方法在塔楼与大底盘分界部分的构件中增加的配筋有限，而其较大的缺点是由于达到沉降相对稳定的时间较长。施工周期延长，结构的构造复杂，给现场施工的管理带来了相当的困难，施工单位往往不愿接受此类方案。“抗” 即是不设置沉降后浇带，而是根据计算所得的沉降差在设计塔楼与大底盘相邻构件时除必须满足由于强度计算所需的配筋外，还需加入由于沉降差引起的构件内的附加弯矩与剪力所需的钢筋，当然还必须考虑其对相邻构件以外构件的不利影响，此类方法施工周期快，大底盘部分可以完整施工，但其带来的结果往往是结构的造价相对较高。

3、结构设计与施工方面。构件受力计算、裂缝控制、构造钢筋的设计和特殊部分附加钢筋设置，均应符合有关技术规定；底板宜一次浇注完成，基坑范围内持续降水至底板下500mm，施工阶段设后浇带，顶板和侧墙可不连续设置，侧墙后浇带间距30米左右，顶板后浇带间距50-60米。墙体与柱子连接部位宜插入长度1500- 2000mm，直径为8-10的加强钢筋，该加强钢筋插入柱子200-300mm，插入边墙1200- 1600 mm，楼板宜配置细而密的构造钢筋网，钢筋间距宜小于150mm，配筋率宜为0.6%左右；现浇补偿收缩钢筋混凝土防水顶板应配置双层钢筋网，构造钢筋间距小于150 mm，配筋率宜大于0.5%。

4、抗震设计方法。（1）振型分解反应谱法。对于传统的单串联刚片体系，在刚度和质量分布较为均匀时，其振型参与系数随振型阶数的增加而迅速减小，即高阶振型比低阶振型对结构的地震作用要小得多，一般取前几阶振型即能满足地震作用的计算精度的要求。但对于多塔结构，此规律不复存在，甚至某些较多的低阶振型的参与系数很小甚至为零，而某些高阶振型的参与系数却很大，这对计算多塔结构地震作用时的振型选择有很大的关系。（2）动力时程分析法。由于构件及楼层的屈服模型和退化规律非常复杂，高层结构的弹塑性时程分析还处于研究阶段。目前工程设计中应用较多的是结构的弹性时程分析，对于多塔楼这种复杂结构，由于自由度较多，加之在进行逐步积分时积分次数较多，按空间模型进行动力积分计算量比较大，目前只有一些结构的通用分析软件可用，而结构工程设计软件则采用的是基于“平面分块元限刚假定的层模型，层模型刚度矩阵的阶数很低，相应的计算量也很小，每步的积分计算速度很快”。在弹性阶段，可采用基于振型分解的时程分析方法。对于多塔结构，由于存在大量参与系数很小的低阶振型，在采用这种分析方法时，应选择足够多的振型进行积分。

结束语

综上所述，在经过多次的应用实践后可以得知，采用多塔大底盘的建筑结构形式进行设计施工是完全可行的，这种建筑结构设计在一定程度上解決了城市土地资源紧张的问题，最大限度的利用了土地资源，并且也进一步的促进了建筑业的发展。但是在未来的设计施工中，仍然需要不断的改进与完善设计技术，提高施工技术水平，加强施工中的质量控制管理，以确保多塔大底盘建筑的整体施工质量，提高该设计的经济性、可靠性。

参考文献

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