高层建筑结构大底盘多塔结构设计初探

赵林星

摘要：为了节省城市用地，只能修筑更多的高层建筑来满足在人们对于居住的需求。同时，业主对于高层建筑功能性要求也在发生改变，商住两用的高层建筑越来越多，功能性的变化增加了建筑结构设计的难度。为了保证建筑结构稳定，采用大底盘多塔结构设计。文章首先简要分析大底盘多塔结构特点，其表现的多样性、不规则性、变形协调性特点，然后提出结构设计要点。希望本文的研究能够为读者提供有益参考。

关键词：高层建筑;大底盘多塔结构;建筑结构设计

随着建筑技术的研究和发展，高层建筑呈现多功能的趋势，为了满足业主对于建筑的多样化功能需求，通过采用大底盘多塔结构设计，成为主要设计方式。但这一种结构的特点比较复杂，在设计过程需要考虑协同变形、扭转不规则的问题，协调好大底盘、多塔之间关系，从而确保受力平衡，符合安全施工和功能性要求。

一、高层建筑大底盘多塔结构概述

这种结构大致可分为两大类型，第一种是底盘顶层楼板作为塔楼的嵌固端，这种结构设计适用于小区地下停车场的功能，高层建筑处于住宅小区。第二种是不设置嵌固端，在塔楼与底盘顶层之间设置抗震缝，形成多塔楼结构。这种设计适用于商住两用建筑，或是建筑偏向商业功能的建筑[1]。

（一）不规则性特点

由于高层建筑设计为商住两用，将底盘及其地下部分作为商业场所，因此要求较大的面积，以及足够高的楼层。建筑的上部多塔部分，主要作为居住、办公场所。同时多塔部分的内收作用，造成建筑结构竖向刚度变化，形成的结构薄弱部分很容易因为其他原因造成建筑损坏，呈现质量、刚度分布不均匀的问题。通过在两者之间设置结构转换层，有效消除多塔与底盘的扭转效应影响，通常将转换层设置在塔楼内。裙房连接的屋面梁也需要加强，在塔楼与裙房连接位置，通过在剪力墙、固定端范围内加强，适当提高最小配筋率，按照相关规范设置约束边缘构件。

（二）结构多样性

由于高层建筑的功能性需求增大，使得建筑结构日趋复杂，常见的大底盘多塔建筑，可以细分为带缝、无裙房、复杂多塔结构等。同时多塔半结构、双塔连体结构，后者对于轴线有对称的要求，技術性没有太高要求，只要符合基本对称特征即可。根据多塔结构的设计理念和功能需求，对于建筑结构设计，要考虑动力、受力性能等因素，对于设计者提出更高的要求。

（三）变形协调性特点

采用大底盘多塔结构的高层建筑，通常以大底盘作为商用，上部主要为居住用途，呈现上部多塔与底盘顶部的内收。高层建筑中，以多塔作为其剪力墙，在大底盘的设置则通过增厚墙体，形成竖向刚度突变。为了确保两者变形协调，在底盘顶部设置结构转换层，同时将底盘嵌固在多塔结构[2]。

二、大底盘多塔结构设计要点

（一）沉降差异

高层建筑的层数增多，对地面的压力也随之增大，因此越高的建筑底盘承载负荷有所差异，当多塔楼个建筑地基小于其他部位体积，那么带来的直接影响是地基不稳定，在使用过程中有很大的安全隐患。因此发现建筑大底盘呈现不均匀沉降的情况，应及时采取修护措施进行处理，以此保证施工安全和建筑使用安全。

对于建筑的沉降差异，需要对主楼、沉降缝、后浇带进行处理。首先在主流方面，要遵循主楼基础强化、裙房基础弱化的处理方式，对于两者较大的荷载差异，通过刚度调平的方式，根据施工需要调节裙房和主楼的沉降差以及不均匀沉降程度，确保建筑设计更安全、经济。需要特别注意的是，此项处理仅适用不设永久沉降缝的情况。若是在主楼、裙房之间设置永久沉降缝，有效将两者分开，这样的操作方式会影响建筑立面效果，以及建筑的防水性能，为此需要调整基础施工计划，和成本投入方案。沉降缝的设置，有效消除裙房与主楼之间产生的沉降差。

沉降后浇带设置在，根据JGJ3-2010的规程，按照结构面间距30～40m设置沉降后浇带，通常一道后浇带的宽度范围在0.8～1m之间，通过这项操作贯通顶板、底部、墙板等部位，安装位置在柱距三等分的位置，由此形成防水层。需要特别注意的是，后浇带要避免在楼梯、洞口处设置。

综合沉降缝和后浇带的处理沉降效果分析，前者对具有地下空间的高层建筑产生影响;后者尽管投入成本高、施工耗时长，但是不对地下空间使用性能产生影响，在实际工程实践后浇带被广泛应用。

（二）大底盘多塔结构计算方法

由于这一结构比较复杂，受力情况容易受到多塔之间的变形影响，通过使用计算软件，对大底盘多塔进行建模，满足设计人员对建筑的受力情况分析，获取可靠的数据支持。实际设计过程，通常以整体建模、单塔分析的手段，针对3塔建模的效能限制问题进行计算，针对单个塔楼的刚度指标进行分析，然后将刚度相近的单塔组合建模，避免计算结果失真的情况。

大底盘结构根据使用功能的不同，可以细分为：1、带裙房大底盘多塔结构，这一结构主要包括上部多塔、大底盘、附属裙房的部分;2、不带裙房的大底盘多塔结构，与上个结构基本一样，少了附属裙房的部分;3、复杂大底盘多塔结构，与第一个结构一样，但是多了带转换层、其他结构类型的部分。

按照体型差异，大底盘多塔结构可分为紧凑型、分散型。前者表现为较小的多塔间距，根据45°线进行向下分割和相交。后者的多塔间距较大，同样基于45°线向下分割，但是没有相交部分。

根据以上要求，构成离散和整体模型分类。离散模型，主要带缝的大底盘多塔结构，即沿着45°线向下斜切，在此范围内构成独立模型，其他部分切除。对于整体模型，表现为紧凑型大底盘多塔结构，由于底盘的顶面会产生内收作用，从而45°线相互交叉。这样的模型设置，很容易因为地震作用，产生建筑结构整体影响，因此分散型模型大底盘多塔结构建模，不符合实际受力状况，依据JGJ2-2013的相关要求，需要再补充静力弹塑性分析、动力时程分析等计算方法[3]。

（三）解决大底盘裂缝

大底盘多塔结构的高层建筑刚度较大，上部与基地受力处于不均匀状态，若不把握好两者的平衡，有很大可能造成地基开裂，继而影响建筑质量安全。因此将大底盘、多塔有效连接，成为了需要解决设计关键。采用刚性、柔性防水连接的方式，有很好的防开裂效果。但是刚性连接技术目前应用还不够成熟，柔性防水连接的投入成本过高，同时后期维修困难，也不利于推广和应用。因此，只能从控制混凝土等级以及浇筑后浇带入手，保持建筑良好的承载力、耐久性。

关于混凝土种类，采用C25～35级低水化热水泥，要严格控制砂石骨料、颗粒级配，这样的设置能够最大程度对混凝土进行降温养护，缩小混凝土硬化过程产生的应力。关于后浇带浇筑，需对梁、板钢筋等部位贯通处理，在浇筑部位的两侧结构处进行浇筑。需要注意的是，梁、板部位浇筑的混凝土等级大于地板混凝土等级一级，完成浇筑后还需要养护处理。大底盘多塔结构设计，需根据设计建筑的层高、抗震性能、所处地区气候等条件纳入设计考虑，以此分析结构薄弱的部分，进一步加强建筑结构性能。

三、结语：

综合上述，对于高层建筑结构大底盘多塔结构，其满足了人们对于建筑的更多用途的需求。但这种建筑结构设计比较复杂，需要考虑的因素较多，天气、温度、地基处理、混凝土浇筑都可能影响建筑结构，只有加强细节管理，才能保证建筑设计的规范性和经济性。

参考文献：

[1]李建亮.浅析坡地高层大底盘多塔复杂体型建筑的结构设计[J].福建建材，2016（10）：34-35.

[2]鲍晓平.某大底盘多塔建筑工程的超限结构设计和抗震分析[J].上海建设科技，2015（03）：15-18.

[3]周世忠.基于高层建筑结构大底盘不规则多塔结构的设计研究[J].河南科技，2014（12）：170.