大底盘多塔高层建筑结构设计分析

叶惊夫

（深圳市筑道建筑工程设计有限公司南昌分公司，江西 南昌 330096）

0 引言

随着时代的发展，普通的高层建筑已不能满足人们的高品质居住环境要求。为缓解城市用地紧张的情况，以及满足人们对高层建筑多样化功能的需求，高层建筑大底盘多塔结构开始受到关注。此结构有许多优势，但在设计方面非常复杂，需考虑整个建筑结构的整体性、稳定性及塔楼转换层等问题。

1 大底盘多塔高层建筑结构概述

目前，大底盘多塔建筑设计被建筑设计师广泛应用，其无论在外形上还是在使用功能方面均比较特别。其将许多独立的建筑连在一起形成裙房，不仅提升建筑的使用功能，而且能提升建筑的价值。但大底盘多塔建筑呈不规则状，在一定程度上增加了施工难度，而且与普通高层建筑相比，其稳定性不高。所以在具体设计时，为保证设计与施工质量，需要采取相应的措施。

从结构方面来讲，此类建筑形状不规则，大底盘与塔楼之间可以有多种不同的连接方法。例如，在当前较为常见的住宅双塔结构中，底盘与塔楼之间竖向发生间断，而在地面的部分并没有大底盘结构，处于中间位置的转换层发挥着衔接作用，增强盘底与塔楼的联系，但底部需要较大的空间。需要注意的是，设计时大底盘的刚度要小于上面塔楼的刚度。还有一种是备商业功能的结构，上面裙房多，并呈多塔结构，这种情况下通常将转换层设置在裙房顶标高处，以增强其稳定性。

2 大底盘多塔结构设计特点

2.1 协调性

在设计大底盘多塔建筑过程中，根据大底盘多塔自身复杂性，提升设计方案的合理性。应遵循相关设计标准规范要求，结合高层建筑对层数与刚度的要求，重视设计细节并重视变形问题，以提高高层建筑的稳定性与协调性。

2.2 多样性

大底盘多塔结构具有多样化的特点，有许多结构类型，在设计过程中，设计人员需要全面考虑影响大底盘多塔结构性能的因素，尤其要注意结构受力情况与稳定性。

2.3 不规则

大底盘多塔结构呈不规则性，大底盘底部具有面积大、结构复杂等特点，其发挥的作用取决于应用的领域。一般建筑下面用于商业办公、酒店公寓等。在通常情况下，转换层能够将大底盘与多塔进行连接，转换层处于塔楼之内，这样才能消除多塔与底盘之间的扭转效应影响。

3 大底盘多塔结构设计常见问题

3.1 沉降差

高层大底盘多塔结构建筑使用功能较为复杂，而且楼层多，如果设计不合理就会发生沉降，对建筑的稳定性造成较大的影响。针对这种情况，设计人员要充分考虑主楼的整体结构和特点，合理设置沉降缝，把主楼与裙房交接处接缝控制在最小范围内。造成大底盘沉降差异的因素有大底盘多塔结构平面面积小、荷载小、受力不均匀。

3.2 裂缝

裂缝是大底盘多塔结构设计常见的问题，其原因在于结构刚度的差异性，而且建筑结构中的部分构件承受能力较弱，受力不均匀就会出现裂缝。

3.3 刚度弱

受结构刚度的影响，大底盘多塔结构刚度弱，对整个建筑的稳定性造成一定的影响。

4 解决大底盘多塔结构设计的具体措施

4.1 控制大底盘与上部多塔结构间的沉降差

大底盘多塔高层建筑设计的关键是地基的牢固性，应考虑地面的承载力和大底盘的承载力，确保其他部位的体积与大底盘多塔楼的地基相符，方可保证地基的稳定性，确保建筑安全。设计人员应充分考虑大底盘高层建筑可能发生的沉降问题，因为高层建筑发生沉降将导致不可预估的危险。因此，要不断强化主楼基础，适当弱化裙房基础，并根据两者的荷载，采取不同的方式调节两者之间的沉降差，从而有效降低沉降差，保证设计安全。在主楼与裙房的交接位置可以设置永久沉降缝，并保障两者的独立性，只有在相互独立状态下才能消除由于两者受力不均衡导致的沉降差。例如，在软土地区，高层建筑可采用桩基，沉降值应控制在10～15cm，如果是单层地下层，还要结合抗浮设计，把所对应的荷载能力对地面的附加压力降到最低。但是上述做法不仅会影响建筑的整体立面效果，还会对防水与基础产生一定的影响，增加工程的投入成本。在设计过程中，应严格遵循高层建筑结构设计相关标准，后浇带的结构面宽度设计要控制在1.0m左右，并且贯通顶板、墙板等，通常为柱距三等分，位置在中间部位，并且强化防水层。后浇带要避免处于楼梯位置。

例如，上海市一座高层办公建筑工程，塔楼为20层高，3座，裙房3层，地基1层，主要是杂土，第2，3，4层分别为砂质粉土层、淤泥质土层、圆砾层，此3层可作为受力层。设计人员在设计时采用PHC管桩，裙楼采用短桩，塔楼采用长桩。这种方式整体设计效果显著，能够有效解决沉降差异问题，切实提升整体高层建筑的质量，已在建筑行业内得到广泛应用。

4.2 大底盘多塔结构计算方法分析

大底盘多塔结构设计比较复杂，受力情况容易受多塔之间变形的影响。借助计算软件、BIM等现代化技术手段对大底盘多塔进行建模，使设计人员了解和分析建筑的受力情况，从而获得可靠的数据，达到理想的效果。因此，在设计过程中，需要对整体建筑建模，并且通过单塔分析方式根据塔楼刚度进行指标性分析，通过刚度完成单塔组合，利用建筑建模对单塔刚度差异进行计算，从而消除安全隐患，避免计算出现较大的误差。例如，刚度指标的计算，应按照建筑使用功能进行分类。

大底盘结构布置会受到周边环境等因素的影响。裙房大底盘多塔结构主要有大底盘、多塔及裙房。没有裙房的大底盘多塔结构主要有大底盘、多塔、转换层等。从设计角度进行分析，为提高设计质量，将大底盘多塔结构体形分为紧凑型、离散型两种。紧凑型通常为多塔，间距相对较小，整体建筑在结构上处于一种空间相对拥挤的状态。大底盘结构布置通常采用根据45°线向下分割的方式。当多塔间距相对较大时，45°线向下分割，发现不同塔的45°线不会出现相交。另外一种情况属于离散型，大底盘多塔结构中的塔分别排列，通常情况下，塔分割从大底盘的顶面沿45°线完成向下斜切，能够在底盘实现结构相交，45°线范围又能够形成独立模型，其他部分都切除。

4.3 大底盘裂缝

大底盘多塔结构大部分地基受力处于不均匀状态，如果未平衡好两者的关系，极有可能造成地基开裂，对建筑质量安全造成影响。因此，设计的关键在于如何有效地连接大底盘和多塔。采用刚性、柔性防水连接的方式，防开裂的效果非常显著。但是刚性连接技术尚不成熟，柔性防水连接的投入成本较高，并且后期维修困难，不利于推广与应用。所以只能控制混凝土等级，保持建筑良好的承载力与耐久性。后浇带浇筑时需要对梁、板钢筋等部位进行贯通处理，在建筑部位的两侧结构处进行浇筑。梁、板部位浇筑的混凝土等级大于底部混凝土等级一级，浇筑完成以后还需要进行养护处理。在大底盘多塔结构设计中，需要充分考虑整体层高、抗震性能、所在地区的气候条件等，分析结构的薄弱环节，从而提高建筑结构性能。

4.4 提升刚度

在大底盘多塔结构设计过程中，布局阶段应遵循对称性原则，保证底盘中心与塔楼高度相同，以提升结构的刚度，避免结构变形。在高层建筑施工中，只有增加底盘楼板的厚度，才能提升周边钢柱的刚度。另外，在设计大底盘多塔结构时，要结合建筑结构实际受力情况，通过借助计算机，运用科学的计算方式，使设计方案更具合理性。在单塔设计、多塔设计时需掌握重点部分，保证结构刚度与高层大底盘多塔结构设计相符，充分发挥大底盘结构的优势，使高层建筑结构更加稳定。

5 结语

目前，大底盘多塔结构在我国高层建筑中得到广泛应用，应充分发挥大底盘多塔结构的优势，对工程设计进行优化，不断更新工程设计及施工模式，提升大底盘多塔结构的整体性和稳定性。大底盘多塔高层建筑使用功能多样化，与人们追求高品质生活的需求相符，应充分利用城市土地及地下资源，规范合理地设计大底盘多塔高层建筑，确保大底盘多塔高层建筑的整体性和稳定性。