多塔高层建筑结构探讨

袁大伟

摘 要：多塔高层建筑结构的稳定性和安全性，直接影响着人们的生命安全和财产安全。本文主要介绍了多塔高层建筑结构，分析了这种建筑结构的抗震设计和沉降设计，并探讨了具体的计算方法。

关键词：高层建筑；多塔结构；计算方法

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-56-2

0 引言

随着国家经济的发展，我国的房地产行业也得到了前所未有的发展，各个地区的新型房地产建筑越来越多，尤其是多塔高层建筑在逐渐增多。为了满足人们的居住舒适度要求，节省建筑成本，建筑的楼层越来越高，底盘越来越大。多塔高层建筑虽然具有显著的优势，但它的安全性仍然不容忽视。相对于普通建筑，多塔高层建筑的结构比较复杂，稳定性和抗震性都受到了极大的考验。如何做好多塔高层建筑的结构设计，已经成为了建筑设计人员需要重视的问题。

1 多塔高层建筑结构

多塔高层建筑，是底部由多层较大的底盘结构组成的高层建筑，它的结构与普通建筑最大的不同点在于，多塔建筑具有较大的底盘，因此，它又被人们称作“多塔大底盘建筑”。常见的多塔高层建筑结构主要有以下几种：第一，具有地下室、裙房、塔楼三个部分；第二， 没有裙房，只有塔楼、地下室，一个地下室可以连接多个塔楼；第三，带缝多塔结构，具有地下室、裙房、塔楼，但是各个塔楼都被地下室连接在一起，上部塔楼之间的距离很近，塔楼的四个面中，有的面与其他塔楼仅有细微的缝隙，不是迎风面。根据建筑结构的体型，又可以将多塔建筑分为分散式和紧凑式两种。分散式建筑，即建筑群的各个塔楼之间保持一定的距离，没有起到相互依托的作用，当其中一栋建筑出现问题时，基本不会影响到其他的建筑；紧凑式建筑，即各个塔楼建筑的塔楼距离很近，或者建筑的底盘基本为一个整体或者存在相交的情况，基本不存在完全独立的建筑，当建筑群中的一部分塔楼出现问题时，会直接影响到其他塔楼，但同时，如果部分塔楼受到外界压力，其他塔楼可以帮助这部分塔楼分解压力。

2 多塔高层建筑结构的抗震设计

建筑设计中，必须要考虑到建筑结构的稳定性和抗震性。近年来，我国的地震灾害频发，汶川地震、玉树地震等都给人类带来了毁灭性的灾难。根据研究表明，地震中最容易受到破坏的，是建筑的底盘与塔楼相接部位，以及建筑各层相接的部位。尤其是大底盘高层建筑，由于楼层较高、底盘与塔楼相接面积较大，一旦遭受地震灾害，可能会给建筑内的人们带来极大的危害，造成不可挽回的损失。因此，在多塔高层建筑设计中，必须要做好建筑的抗震设计，尤其要做好建筑底盘与塔楼相接部位以及建筑各层相接部位的抗震设计，提高建筑的稳定性和抗震性。

具体来说，做好多塔建筑抗震设计，需要注意以下几个要点：第一，做好建筑底盘设计，保证底盘的稳定性和承载力。尽量加大底盘屋面板的厚度，一般来说厚度不得低于15厘米；增加钢筋数量，保证钢筋通长布置，尤其是底盘腰筋、屋面房梁钢筋、屋面筋等必须要通长布置，这样可以增加底盘的耐受力，在重压之下可以让通长钢筋起到支撑作用。同时，在布置钢筋时不可以同向布置，必须要双向交叉配置，并且要保证配筋率高于0.25%。除了做好底盘设计，还需要做好塔楼各个楼层相接处的设计，提高相接部位的承载力和耐受力。第二，由于多塔高层建筑的结构比较复杂，楼层较高，容易受到外在因素的影响，如果楼层过高，建筑底盘会承受较大的压力，压力超过必要限度，便会引发严重的事故，同时，楼层越高，越容易受到结构内力的影响。在现实中，部分开发商为了节约土地成本，在设计楼层时超过了底盘可以承受的范围，导致严重事故的发生，给人们的生命安全和财产安全带来了极大的威胁。因此，在设计中，必须要合理控制塔楼的整体面积、重量、楼层等，尽量避免因设计不当导致的建筑倒塌等事故的发生。第三，塔楼与底盘的受力重心必须要控制在一个点，如果重心跑偏，建筑结构不稳，建筑的耐受力会大大降低，极易发生安全事故。因此，在设计中，必须要合理计算建筑重心位置，保证建筑的塔楼与底盘以重心为中线对称分布，且不得超过底盘重心边线的20%。第四，在紧凑式多塔建筑结构设计中，在各个塔楼的相接部位，必须要做好抗震设计，加强相接部位屋面梁的刚度和强度，并且要在剪力墙周边设置约束构件。第五，有的塔楼带有转换层，在设计中，必须要提高转换层的抗震性以及转换层的上一层、下一层的抗震性。

3 多塔高层建筑结构的计算方法

多塔高层建筑结构的计算方法比普通建筑复杂得多，在计算中，由于多塔建筑的类型不同，每种结构承载力和抗震性也不同，在计算中是否需要根据建筑的结构采用不同的计算方法，或者采用相同的方法，但是采用不同的计算系数，是目前设计师们需要研究的重点问题。在多塔高层建筑中，设计的难点在于建筑的大底盘结构，因此，设计师需要侧重于掌握大底盘的计算方法。在计算前需要建立计算模型，考虑建筑的变形、承载力、刚性参数等因素，这些因素基本相当的情况下，可以采用统一的计算方法计算，但如果这些因素相差较大，就需要分开计算。

就目前而言，常见的多塔建筑结构主要有分散式和紧凑式两种。在分散式多塔建筑底盘结构的计算中，需要依照45度线对建筑各塔楼进行分割，各个塔楼之间的45度线相互独立，不会出现交叉或连接。紧凑式建筑中，各个塔楼之间的45度线会存在交叉和连接现象。在计算中，需要将紧凑式建筑分为两组，一组为整体型，一组为离散型。整体型建筑的计算中，由于建筑的45度线存在相交现象，在设计建筑底盘结构时会受到限制。计算中往往会采用静力弹塑性分析和动力时程计算方法；离散型建筑的计算中，建筑塔楼45度线虽然相交，但是各个塔楼会有明显的缝隙，每个塔楼都可以分列出来。

在计算中，必须要注意以下几个方面的内容：第一，多塔结构的计算必须要补充多塔结构定义，与普通建筑区分开来，并且要输入塔楼的总层数以及起始层、最高层层号，同时还要输入塔楼数量；第二，多塔结构定义中，保证每一个节点都处于闭合围区内，每个围区都需要有不低于一个节点，每个节点不可重复输入；第三，带缝多塔建筑中，四个面中有的面不处于迎风面，外界压力对这些面的影响较小，因此，在计算中需要输入“遮挡”定义；第四，多塔建筑结构复杂，因此在计算时需要将参数设置为复杂高层结构，在计算建筑的振型数值时，不得低于建筑中总塔楼数的9倍；第五，由于各个塔楼的层数、整体高度不同，抗震性与稳定性也会有所差异，在计算时，需要根据实际要求在定义补充栏补充特殊要求。

4 多塔高层建筑结构的沉降设计

建筑的沉降设计直接关系着建筑的稳定性和使用寿命，尤其是高层建筑，沉降率的合理控制直接影响着建筑的稳定性。多塔高层建筑的楼层较高，建筑基底承受的压力较大，如果建筑的沉降率达不到要求，建筑的地基不稳，便可以导致建筑整体下沉甚至倒塌。在建筑的沉降设计中，需要把握两个原则，即建筑的沉降率必须要达到要求，建筑的地基基础必须要均匀沉降。在具体设计中，需要掌握以下设计方法：第一，设计永久性沉降缝，多塔高层建筑中，尤其是裙房和主楼分开的建筑，必须要设计永久性沉降缝，将主楼和裙房分开，这样设计的原理是，主楼的楼层较高，需要承受的压力较大，而裙房需要承受的压力相对较小，如果主楼和裙房的沉降率不一致，如果不设计沉降缝，可能由于沉降率不一致而出现沉降不均匀的问题，导致建筑的稳定性变差，设计永久性沉降缝，可以将裙楼与主楼分开，二者相互独立，不会出现沉降不均匀的问题；第二，如果不设计永久性沉降缝，就需要强化主楼基础，弱化裙房基础，平衡两者的沉降差，减少裙房的支撑作用，增强主楼的基础支撑作用；第三，设计后浇带，在建筑底盘设计沉降后浇带，增强建筑底盘的稳定性，设计时需要保证底盘结构上每隔35米就有一道1米左右的后浇带，可以根据建筑的承载力、层高、地基的稳固性等适当调整浇筑距离。

5 结束语

总之，多塔高层建筑结构是目前比较常见的一种建筑结构，在多塔结构设计中，必须要掌握它的结构类型，根据类型的不同适当调整设计方法。在具体设计中，需要做好抗震设计和沉降设计，同时还要掌握相关的计算方法。只有这样，才能提高多塔高层建筑结构的稳定性和安全性，增强建筑的抗震性，最终提高建筑的整体质量，保证人们的生命安全和财产安全。

参 考 文 献

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