多塔高層建筑結構設計研究論文
摘要：本文主要分析了大底盤(pán)多塔高層建筑的結構設計，對大底盤(pán)多塔高層建筑的建筑結構體系進(jìn)行了詳細的分析。對大底盤(pán)頂層樓板可作為上部多塔樓的嵌固層時(shí)進(jìn)行了工程實(shí)例分析，得出了簡(jiǎn)化計算方法。對設計中需要注意的問(wèn)題作了總結，提出了一些技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：大底盤(pán)多塔樓；高層建筑；結構設計
1引言
近年來(lái)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展與進(jìn)步，我國城市的建筑開(kāi)始逐漸的呈現出高層化的發(fā)展趨勢，并且高層建筑的功能也越來(lái)越多樣化。在進(jìn)行高層建筑結構設計的過(guò)程中，為了滿(mǎn)足建筑的功能，出現了大量的復雜高層建筑，大底盤(pán)多塔高層建筑便是這其中比較常用的一種建筑結構類(lèi)型。在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑的結構設計時(shí)，因為建筑是多塔樓結構，因此會(huì )設計多個(gè)樓梯，因為建筑的結構比較復雜，因此往往會(huì )具有較復雜的扭轉，在進(jìn)行建筑的結構設計時(shí)，一旦設計不當，很容易導致建筑的應力分布不均，導致建筑的高振型影響進(jìn)一步的加劇。并且在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑設計的過(guò)程中，因為多個(gè)塔樓都是通過(guò)同一個(gè)底盤(pán)來(lái)實(shí)現彼此之間的連接的，因此在進(jìn)行建筑的整體受力分析與結構分析時(shí)往往會(huì )復雜的多，給建筑的整體結構設計帶來(lái)了較大的難度。
2大底盤(pán)多塔樓高層建筑結構分析
大底盤(pán)多塔高層建筑往往是通過(guò)一個(gè)大型的裙房來(lái)構成一個(gè)整體建筑，形成建筑的底盤(pán)，在其上是多個(gè)獨立的高產(chǎn)建筑。大底盤(pán)多塔高層建筑通過(guò)大底盤(pán)來(lái)實(shí)現對建筑的收進(jìn)，是屬于豎向上的不規則結構。在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑的結構設計時(shí)，因為建筑是多塔樓結構，因此會(huì )設計多個(gè)樓梯，因為建筑的結構比較復雜，因此往往會(huì )具有較復雜的扭轉，在進(jìn)行建筑的結構設計時(shí)，一旦設計不當，很容易導致建筑的應力分布不均，導致建筑的高振型影響進(jìn)一步的加劇。在實(shí)際的建筑結構設計中，根據不同的大底盤(pán)多塔高層建筑的設計特點(diǎn)，將其分為兩種不同的類(lèi)型，兩種結構最主要的區別就在于建筑的頂層樓板是否可以作為上部塔樓的嵌固端：（1）對于頂層樓板可以作為上部塔樓的嵌固端的結構，其一般都用于住宅小區的建筑設計，在設計過(guò)程中通常會(huì )設計地下樓層。（2）對于頂層樓板不可以作為上部塔樓的嵌固端的結構，往往應用在一些綜合性區域內，作為商用建筑。在實(shí)際的建筑結構設計過(guò)程中，部分建筑因為帶有地下車(chē)庫，因此會(huì )在建筑除了底盤(pán)的樓層設置抗震縫，并且為了確保建筑的穩定，往往會(huì )將整體結構進(jìn)行分區設計，以多個(gè)塔樓的形式來(lái)進(jìn)行設計。在進(jìn)行建筑的地下室設計時(shí)，為了提高建筑的結構強度以及整體穩定性，往往會(huì )增加豎向構件的整體尺寸，提高建筑的整體強度，一般而言，這樣的設計多用于第一種結構的大底盤(pán)多塔高層建筑中。在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑的結構設計時(shí)，為了提高建筑的整體穩定性，滿(mǎn)足建筑的立面要求，往往在設計時(shí)會(huì )控制好抗震縫的設計，對于地表以上的裙房部分會(huì )不允許設置抗震縫，也就是需要確保裙房的結構作為一個(gè)整體。而裙房以上的建筑在進(jìn)行設計時(shí)就可以根據結構的需要以及功能的需要進(jìn)行分區。這樣一來(lái)，建筑的頂層樓板基本是無(wú)法作為上部的塔樓機構的嵌固端的，因此數屬于第二種大底盤(pán)多塔高層建筑結構。
3大底盤(pán)頂層樓板可作為上部多塔樓結構的嵌固端
在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑的結構設計中，對于第一種結構的建筑，也就是大底盤(pán)樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結構，其在設計過(guò)程中往往要比第二種結構要簡(jiǎn)單一點(diǎn)，下面結合實(shí)際案例分析具體的工程結構設計：某住宅小區，地下兩層為車(chē)庫，地上為五棟11層的剪力墻結構，抗震設防烈度Ⅵ度，地震加速度0.05g，場(chǎng)地類(lèi)別Ⅱ類(lèi)，剪力墻抗震等級四級。由于該高層住宅的地下室抗側剛度較大，為典型的第一種大底盤(pán)多塔樓結構。大底盤(pán)整個(gè)結構的三維透視圖見(jiàn)圖1。在結構設計開(kāi)始階段，作為初始條件，首先應先進(jìn)行多塔樓的嵌固端部位的判斷，以1號樓為例，大底盤(pán)地下室部分的豎向構件范圍選取為從大底盤(pán)頂層向外擴大底盤(pán)一層層高范圍的區域，整個(gè)計算模型三維透視圖見(jiàn)圖2。采用中國建筑科學(xué)研究院的軟件SATWE進(jìn)行分析計算，得出大底盤(pán)層各方向的抗側剛度為RJX=7.7536E+07（kN/m），RJY=7.4317E+07（kN/m），上部塔樓一層各方向的抗側剛度RJX=3.5312E+07（kN/m），RJY=2.3159E+07（kN/m），比較可知大底盤(pán)層的抗側剛度是上部塔樓一層的抗側剛度兩倍以上，因此可以把大底盤(pán)頂層樓板作為上部結構的嵌固端。為了更加清晰的說(shuō)明該種類(lèi)型的結構在設計過(guò)程中先可以單獨把塔樓取出，按單塔模型進(jìn)行水平力下的結構抗側設計，然后我們對結構進(jìn)行了整體建模，并應用SATWE程序對上部多塔樓進(jìn)行多塔定義，然后進(jìn)行結構的震動(dòng)特性分析。對于整體建筑的模型分析后可以發(fā)現，在進(jìn)行建筑的震動(dòng)實(shí)驗時(shí)，建筑的大底盤(pán)處，那些距離塔樓較遠的構建一般不會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)，這說(shuō)明在建筑的結構中，水平方向力會(huì )降低塔樓對大底盤(pán)區域內的構建影響相對較小。由此可見(jiàn)，對于大底盤(pán)樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結構，建筑的塔樓各部分之間往往是相互獨立的，在進(jìn)行建筑的結構分析與受力情況分析計算時(shí)能夠進(jìn)行獨立的分析與計算，這樣在進(jìn)行整體的結構分析時(shí)能夠有效的簡(jiǎn)化設計方案與計算過(guò)程，其計算結果也是可用于后續的設計。
4大底盤(pán)多塔樓高層建筑結構的技術(shù)措施
在大多數的大底盤(pán)多塔樓結構中，由于整個(gè)項目規模比較大一般大底盤(pán)層多數屬于超長(cháng)、超寬結構，且上部塔樓多數存在不對稱(chēng)，在設計過(guò)程中需要注意如下一些問(wèn)題：
4.1建筑材料
地下室外墻的混凝土強度等級宜控制在C30，水泥用量控制在250kg左右，水泥品種不宜用礦渣水泥。
4.2溫度應力分析
在進(jìn)行大底盤(pán)多塔高層建筑的施工設計時(shí)，應當根據建筑施工區域的實(shí)際情況做好建筑的溫度應力分析，具體需要分析施工區域的溫度變化情況，根據溫差來(lái)分析溫度應力，做好詳細的計算，并分析出應力的具體分布情況，然后覺(jué)得是采取預應力技術(shù)或分區釋放溫度應力，解決頂板裂縫問(wèn)題，提供基本的定性數據。
4.3結構設計技術(shù)措施
�。�1）構件受力計算，裂縫限值，構造鋼筋的設計，均應符合《混凝土結構設計規范》（GB50010）的規定。（2）施工階段設后澆帶，側墻后澆帶間距30m左右，頂（底）板后澆帶間距50m左右。（3）地下室外墻易出現豎向裂縫，水平構造筋的配筋率宜大于0.4%，水平筋的間距不大于150mm；墻體中部水平鋼筋間距宜為75~100mm。（4）地下室外墻與柱子連接部位宜插人長(cháng)度1500~2000mm，準8~準10的加強鋼筋，錨入柱內200~300mm，錨入邊墻1200~1400mm.其配筋率應提高10%。（5）大底盤(pán)樓板宜配置細而密的構造鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距宜小于150mm；配筋率宜為0.5%左右。
5結論
本文主要分析探討大底盤(pán)多塔高層建筑的建筑結構，對建筑設計中一些常見(jiàn)的結構問(wèn)題進(jìn)行了分析探討，并結合實(shí)際案例分析了進(jìn)行大底盤(pán)樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結構設計時(shí)應當常見(jiàn)的一些問(wèn)題，及相應的問(wèn)題解決措施。并進(jìn)行了相應的問(wèn)題分析與總結，對大底盤(pán)多塔樓高層建筑的設計提供了有力的依據。
作者:劉軍 單位:重慶鋼結構產(chǎn)業(yè)有限公司
參考文獻
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