大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计

陈 超（长沙市规划设计院有限责任公司，湖南长沙410000）

大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计

陈 超（长沙市规划设计院有限责任公司，湖南长沙410000）

建筑功能以及建筑外观多样化需求的不断涌现，建筑变得越来越复杂，其中最为典型的一种形式就是大底盘多塔楼连体高层建筑。基于此，本文首先论述了大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构，其后就建筑的基础设计以及建筑的结构设计的要点进行了简要的分析，以期为相关人员提供参考。

大底盘；复杂体型；高层建筑；结构设计

1 引言

高层建筑的施工时，建筑的质量很大程度上取决于建筑结构的设计，特别是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计时，涉及到的内容有地下室设计、基础设计等等，一旦有一个环节出现问题，则会影响到建筑的质量，所以，做好建筑结构设计有着十分重要的意义。

2 高层建筑结构大底盘多塔结构设计体系概述

2.1 大底盘多塔结构特点

2.1.1 大底盘与上部多塔变形的协调性

一般位于大底盘多塔结构底部的大底盘会被用作商用，而上部则作为住宅或者其他用处，所以上部的多塔部分一般会在大底盘的顶部出现内收的情况，平面刚度则会发生突变。此外，由于多塔部分一般为剪力墙，因此，大底盘部分要对墙体进行加厚，或者增加墙的数量，防止出现竖向的刚度突变。为了确保大底盘跟各塔之间的变形相互协调，则需要将结构转换层设置在大底盘的顶层，并将大底盘的顶板当作是多塔结构的嵌固端。在布置大底盘顶层楼板钢筋时，要进行通长布置，并同时考虑到温度、收缩以及刚度的实际需求。

2.1.2 综合体结构类型多样性

大底盘的多塔高层建筑的结构类型多种多样，常见的多塔结构有带缝多塔结构、无裙房多塔结构、复杂多塔结构。双塔连体结构跟大底盘多塔半结构之间存在着一定的区别，前者需要轴线对称，或者基本对称即可，而大底盘多塔高层建筑结构对于对称的要求则更高，比较的独特，一般会体现在建筑结构的功能以及设计者的理念上，因此，进行底盘多塔高层建筑结构以及动力性能设计时要严格要求。

2.1.3 大底盘、多塔间竖向构件不规则性

大底盘建筑结构的多塔部分出现内收时，结构竖向刚度会发生变化，导致结构有薄弱的部位出现，因而设计建筑结构时，要注意加强此部的结构。多塔结构振型较为复杂，且质量和刚度的分布都不够均匀，因而各塔楼结构的平面布置以及结构的类型尽可能的保持一致，减小综合体质心和刚心之间的距离，以减小结构扭转的效应。进行抗震设计时，由于塔楼层高较低，易于发生结构竖向刚度的突变，形成薄弱的部位，因而不宜在底盘屋面的塔楼内设置带转换层。同时，还要注意多塔裙房链之间连接的屋面梁的加强，各塔楼跟裙房连接的部位的外围柱以及剪力墙从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内要特别的加强，即适当的提高柱纵向钢筋的最小配筋率，柱箍筋在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密，剪力墙宜按规范设置约束边缘构件。

2.2 大底盘多塔高层建筑结构设计分类

设计大底盘多塔高层建筑时，一般将建筑结构分为两种类型：①上部多塔楼的嵌固端以大底盘结构顶层楼板为主，此结构一般以带有地下停车位的住宅小区为主。②不将大底盘作为上部多塔结构的嵌固端。此结构一般会当作是商用楼，这也是较多的地下车库或者商业建筑在设计好大底盘顶层后，会在上部开设抗震缝，并将其设计成多塔楼。

3 高层建筑大底盘多塔结构设计的要点

3.1 做好基础设计

3.1.1 确定好桩型和桩端持力层

设计基础时，要先确定好桩型以及桩端的持力层，一般使用的钻孔灌注桩的直径要大，并将中风化岩当作桩端的持力层，当桩端的持力层超过钻孔灌注桩的直径时，则可以在桩端进行压密注浆，可以减少桩端持力层不同而出现的差异沉降。桩径根据其荷载的大小，桩的受力类型以及沉降进行计算分析，一般使用∮800、∮1000和∮1200大直径的钻孔灌注桩，桩身使用的混凝土强度等级为C30，抗拔桩通长配筋。

3.1.2 设计基础底板

进行基础底板设计时，塔楼主要使用筏形平板式为2.3m，其余的部分均使用柱下独立承台作为基础塔楼筏形平板式基础与柱下独立承台基础，以及独立承台相互之间设地梁纵横连接，同时配以基础底板。为了能够减少混凝土收缩的应力以及温度应力，地下室底板以及顶板则使用C35补偿收缩性混凝土，可以适当的提高配筋率，并将7条通长后浇带设置荷载差异较大的部位，完成主体设计后要进行封闭，减少不均匀沉降带来的附加应力。塔楼的筏形平板则采用“弹性支座板法”进行计算和分析。

3.1.3 设计超长地下室结构

设计地下室较长且深度较深的高层建筑结构时，此类结构竖向的荷载相对较小，因而要与工程的实际情况进行结合，施工时可以使用“一桩三用”的施工方式进行，而“一桩三用”一般是指利用基坑围护桩，不同的极端使用不同的施工方法，即人防地下室外墙、受力工程桩、基坑围护，经济效益极其显著。设计地下室塔楼的核心筒时，要注意核心筒墙体会有大量的风、水和电气管道穿越，为了确保结构的安全以及设计的合理性，则需要综合布置各种管道，并专门的布置核心筒的削弱部位，做好增强设计。

3.2 结构设计的要点

3.2.1 大底盘与上部多塔结构沉降差异

一旦大底盘高层建筑的地基出现不均匀的沉降，则相关技术人员要立即进行处理，具体可以采取以下几点措施：

（1）对主楼基础进行强化，对裙房基础进行弱化

在不设置永久沉降缝的前提下，由于主楼和裙房之间的荷载差异较大，所以要对刚度进行调平，使用不同的基础形式，对主楼跟裙房之间的沉降差进行调节，减小基础出现不均匀沉降的程度，以便实现安全经济的设计目标。

（2）设置沉降缝

可以在主楼以及裙房的交接部位设置一道永久的沉降缝，并分开主楼和裙楼，使其独立，更好地消除主楼以及裙房发生不均匀沉降时产生的沉降差，但此做法必定会对建筑的里面效果产生影响，并影响到建筑的防水以及基础施工，使得工程的成本有所增加。

（3）设置沉降后浇带

按照《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关要求标准，可以每隔30～40m进行沉降后浇带的设置，一般后浇带的宽度为0.8～1.0m，后浇带会贯通顶板、底部以及墙板，通常在柱距三等分的中间部位设置后浇带，同时增设附加的防水层。与此同时，要尽可能避开楼层楼梯、洞口，而在实际施工中由于设置沉降缝会影响到地下空间的使用功能，则不予使用设置沉降缝。后浇带施工耗费的时间较长，耗费多，施工难度高，却不会影响到地下空间的使用功能，所以此方法的应用范围还比较广泛。

3.2.2 大底盘多塔结构计算方法分析

设计大底盘多塔结构计算时，分析的难点在于大底盘多塔结构较为复杂，受力特点跟一般的高层结构相比要复杂的多，所以要对多塔之间的变形影响进行充分考虑，一般应先对单塔的刚度指标进行单独的分析，而对于刚度较为相近的单塔可以组合建模分析，刚度差异较大的单塔则需要分开进行计算，防止计算软件失真而导致结构出现安全隐患。

（1）大底盘结构的分类

建筑的使用功能不同，布置大底盘结构也不同，常见的集中大底盘结构如下所述：

①带裙房的大底盘多塔结构，其主要包含有大底盘、上部多塔以及附属裙房部分。

②不带裙房的大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔。

③带缝大底盘多塔结构其主要包含大底盘、上部多塔，同时附属多塔间设缝，各结构单元要保持相互独立。

④复杂大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔，带转换层或与其他结构类型相互结合。

（2）大底盘多塔结构体型分类

①紧凑型

所谓的紧凑型主要是指多塔跟多塔结构之间间隔的距离较小，向下分隔时按照45°进行划分，并且各自塔的45°线之间会相互交叉，具体见图1。

图2 分散型

（3）大底盘多塔结构建模分类

①离散模型

可以将带缝的大底盘多塔结构进行多塔分列，并对各塔进行分割，分割时要从大底盘的顶面沿45°线方向进行斜切，并与结构底板处进行相交，45°线范围内为独立模型，并切除其余部分。

②整体模型

对于紧凑型的大底盘多塔结构而言，其顶面的结构会内收，并且45°线相互交叉，特别是受到地震作用后，在地震作用下，各塔与各塔之间会产生相互作用，因此利用分散型大底盘多塔结构进行建模时则不跟实际的受力情况相符，此时要按照相关的规范要求，补充其他的计算方法，比如静力弹塑性分析、动力时程分析。

4 结语

总而言之，大底盘多塔高层建筑结构的功能多且复杂，对于建筑设计的要求较高，因此，设计此类建筑结构前要全面的进行考量，不但要严把质量管，还要加强管理设计过程中的每一个细节性的问题，确保大底盘多塔高层建筑设计更具有合理性、规范性和经济性。

[1]唐 芳.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建设理论研究，2014（15）：36.

[2]韩晓飞，骆 伟.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建筑，2015（6）：62.

[3]吴俊良.关于多塔复杂体型建筑的结构设计探讨[J].河南建材，2016（3）：96.

图1 紧凑型

②分散型

分散型主要指多塔跟多塔之间间隔的距离较大，向下分隔时按照45°进行划分，并且各自塔的45°线之间不会出现交叉，具体见图2。

TU973.1

A

2095-2066（2016）24-0143-02

2016-8-10

陈 超（1980-），男，工程师，本科，主要从事房屋建筑结构设计工作。