大底盘多塔结构的设计与计算分析楚欢欢 【摘 要】以某大底盘多塔结构住宅小区的结构设计为例，主要从大底盘多塔结构的基础设计、大底盘的结构设计、多塔结构的设计进行阐述，对其中结构设计中常见的问题提出一些看法及建议，以供同行参考。 【关键词】大底盘；多塔结构；设计；计算分析 【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.006 1 引言近年来，随着我国经济不断发展，人们的生活水平不断提高，城市化的进程也相应加快，人们对住宅建筑的使用功能提出了更高的要求。高层建筑呈现出多样化发展趋势，大底盘多塔楼高层建筑应运而生，为建筑行业增添了新的生机与活力。大底盘多塔楼高层建筑能够将两个或多个高层建筑在底部进行连接，不仅能够提升建筑物的使用空间，满足现代人们对建筑空间的需求，而且能够满足日益旺盛的停车需求，收获一定的经济效益。然而，当大底盘上的塔楼数量过多时，多塔楼的结构也更为复杂。本文以某大底盘多塔结构住宅小区的结构设计为例，对其设计时应注意问题予以分析和探讨。 2 工程概况及基础设计本工程位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市新市区，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，场地类别为II类，由大底盘地下车库、7栋20层剪力墙结构住宅楼和4栋20层带2层裙房的剪力墙商住楼组成。地下车库仅地下1层且与塔楼、裙房未设结构缝。塔楼地上20层，地下2层，塔楼与裙房之间也未设结构缝，建筑设计方案如图1所示。 地下车库为钢筋混凝土框架结构,框架的抗震等级为三级，与上部塔楼相关范围内的框架部分抗震等级为二级。塔楼为钢筋混凝土剪力墙结构,剪力墙的抗震等级为二级，裙房为钢筋混凝土框架结构，框架的抗震等级为二级。 由于本工程地基承载力较低，故本工程塔楼坐落在复合地基上，采用CFG桩+平板式筏形基础的基础形式。由于地下车库及塔楼裙房层数较少，质量较小，天然地基能够满足其承载力及变形要求，故采用天然地基，基础形式为独立柱基础+刚性防水底板，且与塔楼筏板连成整体。由于地下车库、裙房和塔楼的高度相差很大，建筑质量相差也很大，且地基情况也不尽相同，造成基础刚度很不均匀。对于这种情况如何通过合理建模计算出基础的准确内力，以控制不均匀沉降量是设计人员必须面对的问题。本工程是在塔楼四周相邻裙房或地下车库的第一跨内设置用于控制沉降差的后浇带，后浇带设置范围为基础底至塔楼裙房顶板或地下车库顶板。裙房、地下车库和塔楼的基础和主体结构通过后浇带划分开，两侧钢筋混凝土结构分别施工，当实测沉降值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后，方可将后浇带浇筑闭合。这样既较好地解决了塔楼与裙房沉降差的问题，也避免了设置永久沉降缝带来的不便。但采用沉降后浇带施工的缺点是：对中、低压缩性土层，一般在主体结构封顶后浇筑后浇带混凝土，这样大约需要1～2a时间，沉降后浇带的保护以及在地下水位较高地区降水周期较长，增加了工程费用和施工难度。  图1 建筑设计方案示意图 3 大底盘的结构设计从本工程的实际情况看，作为上部塔楼的结合部，大底盘地下车库与上部塔楼应属于一体，在建筑设计中应作整体考虑。该地下车库顶部覆土为1.2m，地下室层高为4.5m，可采用弹簧刚度法对其进行计算。本工程由于塔楼地下1层及其相关范围的侧向刚度是塔楼地上1层侧向刚度的2倍，且其相关范围的梁、板、柱、墙均满足《建筑抗震设计规范》第6.1.14条的要求，故本工程地下车库顶板及塔楼地下1层顶板做为本工程的嵌固端。对于地下车库顶板开大洞口（如汽车坡道出入口）的周边楼板应进行弹性板定义与计算，采用相应加强措施。 鉴于实现地下停车库功能的要求，塔楼地上1层住宅入口门厅的框架柱不得伸入到地下车库，可以在地下车库顶的梁上进行适当转换。需要注意的是，在计算过程中首先要对梁上立柱的梁给予转换梁定义。在SATWE软件的作用下，立柱荷载能够实现转换梁导入并计算出转换梁的内里与配筋。然而，其对转换梁局部抗剪能力的计算却存在一定的欠缺，因此，设计人员必须根据立柱荷载，对附加箍筋及吊筋进行计算。对于梁平面表示法中难以自动形成梁上立柱的部分，施工人员在图纸方案设计过程中要对梁上立柱位置及附加箍筋、吊筋等进行标注，以避免施工中出现遗漏。 考虑到地下车库的防水问题，本工程地下车库顶板及基础均未设置结构缝，且工程中地下车库平面尺寸为153m× 79m，远远超过《混凝土结构设计规范》对地下建筑伸缩缝设置要求所规定的范围，因此，需采取措施对结构超长产生的问题进行处理，以避免由于结构超长引起的混凝土收缩裂缝及温度裂缝。 首先，可以在地下车库每隔40m左右设置1条宽度为0.8m的后浇带，后浇带设置范围为基础底至地下车库顶板。一般情况下，后浇带混凝土需在60d后进行浇筑。为了减少后浇带数量及二次浇筑后带来的施工问题，可布置多道2m宽的膨胀带，需要注意的是,该膨胀带混凝土强度等级应高于原设计混凝土强度等级，可以在混凝土中添加适量的膨胀剂。 其次，施工过程中要加强温度控制，在混凝土浇筑完毕后要加强养护，应及时用塑料布覆盖,以防风吹出现塑性收缩裂纹，同时，混凝土在养护期间应保持充分的湿度,充分发挥膨胀剂的功能,以防止混凝土因失水而出现干缩或水泥水化产生的自收缩；但应注意不得采用过凉的地下水直接对混凝土进行浇水养护,防止造成混凝土“外冷内热”,产生较大的拉应力而导致裂缝产生。混凝土在养护期间应注意对混凝土内外温度的监测,并做出记录,根据混凝土内外温差情况,决定是否增加保温层厚度,防止混凝土表面温度骤降；拆模后,不得将混凝土直接暴露于大气环境中,应对拆模后的混凝土进行覆盖,缓慢降温。 4 多塔高层结构的设计按照本工程的塔楼结构设计方案，其建筑结构主体高度可达到58.5m，采用的是剪力墙结构，平面呈现为凸型设计造型，其对建筑使用功能及平面布局有着较大的灵活性。凸出的电梯与楼梯间链接的薄弱部位可通过增加楼板厚度、配筋及布置剪力墙筒体来加强，以提升整体性及抗震性能。 由于塔楼地下1层外周剪力墙在半层高处还需支撑与塔楼相邻的地下车库顶板，形成错层，且剪力墙承受平面外的剪力，故此处剪力墙为薄弱部位，需采取加强措施以提高其抗剪能力。 本工程加强措施如下： 1)此处地下车库顶板加腋，如图2所示。以增强其水平剪力的有效传递。  图2 地下车库顶板支撑在塔楼剪力墙上时的加腋做法 2)塔楼地下1层外周与塔楼地下车库顶板相邻的剪力墙抗震等级提高至1级，且满足《高层建筑混凝土结构技术措施》第10.4.6条规定，以提高此处剪力墙的延性及抗震性能。 5 结构计算分析通过设计软件可对该工程的结构受力情况及整体状况进行验算。为了确保计算的准确性及设计的科学性，采用整体模型与各单塔模型对整个工程的地震作用进行分析，并严格按照双向水平地震作用进行扭耦联合效应计算。然后，根据计算的结果对位移比、周期比、受剪承载力之比以及剪重比等主要控制参数进行对比（见表1），可知，整体计算与分塔计算2种方法计算出的主要控制参数相差不大，是因为本工程塔楼与塔楼之间相距较分散，相互之间仅靠裙房、地下车库连接，相互影响较小。因此，这种类型的大底盘多塔结构各塔楼设计时宜采用单塔模型来计算承载力及控制指标，而裙房及地下车库的承载力计算宜采用整体模型，以考虑每个单塔对其相关范围结构的影响。 表1 层间受剪承载力之比  楼号 算法 4层 6层 10层 15层 22层一号塔楼九号塔楼十八号塔楼整算分算整算分算整算分算1.04 1.05 1.02 1.03 1.05 1.06 1.05 1.06 1.08 1.11 1.11 1.12 1.08 1.10 1.10 1.11 0.99 1.01 1.00 1.02 1.00 1.01 1.00 1.03 1.01 1.02 1.05 1.06 1.05 1.08 6 结语多塔楼大底盘结构设计具有一定的复杂性，设计人员要把握设计要点，抓住设计重点，合理设计，确保大底盘多塔建筑工程结构的安全性与经济性。 【参考文献】 【1】杨勇,张国彦,陈栋,等.石家庄华润中心大底盘多塔超高层结构体系抗震性能研究[J].建筑结构,2015,15(18):30-34. 【2】张根俞,朱炳寅,张路,等.某大底盘多塔框支剪力墙结构设计与分析[J].建筑结构,2014,26(5):57-61. 【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,2014,17(12):170. 【4】JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 【5】GB 200111—2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S]. Large Chassis Design and Calculation Analysis of Multi-tower Structure CHU Huan-huan 【Abstract】Thispapertowerstructureforalargechassisstructuredesignofresidentialdistrictasanexample,mainlyfromthebasisof thebigchassistowerstructuredesign,thestructuredesignofthelargechassispaperexpoundsthedesignofthetowerstructure,some commonproblemsinthedesignofstructureisputforwardsomeopinionsandSuggestions,foryourreference. 【Keywords】largechassis;towerstructure;design;calculationandanalysis 【中图分类号】TU318 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467（2017）03-0035-03 【收稿日期】2016-12-15 【作者简介】楚欢欢（1984～），女，陕西西安人，工程师，一级注册结构工程师，从事结构工程设计与研究。 |
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