论文部分内容阅读
摘要：本文主要论述了有关大底盘多塔楼的这种高层建筑结构设计的相关问题。文章从大底盘所塔楼高层建筑结构体系的特点和类型进行阐述，继而从地基、材料、设计、施工、抗震等多方面对其结构设计要点进行了详细分析，以供广大工友交流借鉴。
关键词：大底盘 多塔楼 高层建筑 结构设计
目前，高层建筑逐渐成为城市建筑的主要建筑结构形式，极大的满足了城市现代化建设的需求，并且随着人们对建筑功能提出更多的需求，高层建筑的结构形式也呈现出了多样化的发展趋势。大底盘多塔楼的建筑结构形式就是近年来所设计出的较为典型和复杂的现代多功能大型高层建筑。这种建筑结构是以最底部的几层空间设计成大底盘的结构形式，再在其上部设计两个或多个塔楼作为建筑的主体结构。由于这种结构形式的振型较为复杂，若结构设计布局不合理，就极易出现结构扭转变形的情况，造成结构破坏，严重影响建筑的安全正常使用。因而必须要加强对其结构设计的控制管理，确保设计质量符合技术要求。
1、大底盘多塔楼高层建筑结构体系的特点与分类
计算机技术的发展以及城市发展的需求促使了大底盘多塔楼的高层建筑结构体系被不断被应用在城市建筑设计中，这种建筑结构体系具有的最大特点是多个独立的楼房在底部拥有一个共同的、整体的裙房。这种大底盘的结构形式使其具有了多种不同的建筑功能，提高了建筑的整体使用价值。但同时，这种结构也具备了一些不利的特点，即结构的竖向不规则性，使其振型形成较为复杂，稳定性和抗震性较差等等，因而需要在设计中格外注意这些问题。
在实际工程的设计中，总的来说，大底盘多塔楼高层建筑结构的 设计将分为如下两种结构类型进行分别设计：其一是大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型；其二是大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼的嵌固端。该种结构形式通常出现在下部裙楼作为商场或服务用房、上部塔楼为办公或居住功能的综合性建筑。一般这种建筑结构的形式都属于第二种大底盘多塔楼结构类型，即大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼结构的嵌同端，属于复杂高层建筑结构，设计中必须加以仔细计算分析和论证。
2、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点
由上述对大底盘多塔楼高层建筑结构部体系的特点与分类进行概述后我们可以了解到在这种建筑结构的设计中，由于其涉及的工程量较大，技术范围较广，且属于一种超长、超宽的建筑结构形式，这种结构下的塔楼大多是不对称的，这就加大了建筑结构的设计难度。尤其是以下几点问题更是要在设计中格外注意的，以确保设计的合理性和可靠性。
2.1解决地基基础不均匀沉降问题
对于大底盘多塔楼高层建筑来说，各塔楼由于层数较多、总高度 较高，其传递至地基基础的荷载较大。而在大底盘的其他部位往往层数较少，其传递至地基基础的荷载较小，因此塔楼部位基础的地基应力要比大底盘的其他部位大许多，其地基沉降也将有较大的差别。在 设计中首先宜采用两种以上的计算方法计算这两者间的沉降量和沉降差。然后设计者将根据计算得的沉降差来决定是“放”还是“抗”。所 谓“放”即是在各塔楼与大底盘分界处设置沉降后浇带，加强这两部位的沉降观测，待这两部位的沉降达到基本的稳定时或其差值与计 算相符时封闭沉降后浇带，此类方法在塔楼与大底盘分界部佗的构件中增加的配筋有限，而其较大的缺点是由于达到沉降相对稳定的时间较长。施工周期延长，结构的构造复杂，给现场施工的管理带来了相当的困难，施工单位往往不愿接受此类方案。而所谓“抗” 即是不设置沉降后浇带，而是根据计算所得的沉降差在设计塔楼与大底盘相邻构件时除必须满足由于强度计算所需的配筋外，还需加入由于沉降差引起的构件内的附加弯矩与剪力所需的钢筋，当然还必须考虑其对相邻构件以外构件的不利影响，此类方法施工周期快，大底盘部分可以完整施工，但其带来的结果往往是结构的造价相对较高。
2.2限制建筑材料，加强检质量检测
地下室部分的混凝土强度等级建议控制在C30左右，水泥用量控制在250Kg左右，水泥品种不宜用矿渣水泥，条件许可，可以添加20%粉煤灰，由此来减小由于大体积混凝土浇筑而引起的结构水化热，控制结构裂缝的提前开展。
2.3结构设计与施工方面
构件受力计算、裂缝控制、构造钢筋的设计和特殊部分附加钢筋设置，均应符合有关技术规定；底板宜一次浇注完成，基坑范围内持续降水至底板下500mm，施工阶段设后浇带，顶板和侧墙可不连续设置，侧墙后浇带间距30米左右，顶板后浇带间距50-60米。墙体与柱子连接部位宜插入长度1500-2000mm，由8-10的加强钢筋，插入柱子200-300mm，插入边墙1200-1600mm，其配筋率应提高10%-15%。楼板宜配置细而密的构造钢筋网，钢筋间距宜小于150mm， 配筋率宜为0.6%左右；现浇补偿收缩钢筋混凝土防水顶板应配置双层钢筋网，构造钢筋间距小于150mm，配筋率宜大于0.5%。
2.4抗震设计方法
由于大底盘多塔楼的高层建筑结构形式较为复杂，且其稳定性也较差，因此在设计中必须要充分考虑到建筑的抗震性能。对于大底盘多塔楼的高层建筑结构进行抗震设计的方法一般有两种形式，即振型分解反应谱法和动力时程分析法。其具体的分析如下所示：
2.4.1振型分解反应谱法。对于传统的单串联刚片体系，在刚度和质量分布较为均匀时，其振型参与系数随振型阶数的增加而迅速减小，即高阶振型比低阶振型对结构的地震作用要小得多，一般取前几阶振型即能满足地震作用的计算精度的要求。但对于多塔结构，此规律不复存在，某些甚至较多的低阶振型的参与系数很小甚至为零，而某些高阶振型的参与系数却很大，这对计算多塔结构的地震作用时的振型选择有很大的关系。
2.4.2动力时程分析法。由于构件及楼层的屈服模型和退化规律非常复杂，高层结构的弹塑性时程分析还处于研究阶段。目前工程设计中应用较多的是结构的弹性时程分析，对于多塔楼这种复杂结构，由于自由度很多，加之在进行逐步积分时积分次数很多，按空间模型进行动力积分计算量比较大，目前只有一些结构的通用分析软件可用，而结构工程设计软件则采用的是基于“平面分块元限刚假定的层模型，层模型刚度矩阵的阶数很低，相应的计算量也很小，每步的积分计算速度很快”。在弹性阶段，可采用基于振型分解的时程分析方法。对于多塔结构，由于存在大量参与系数很小的低阶振型，在采用这种分析方法时，应选择足够多的振型进行积分。
3、结论
综上所述，大底盘多塔楼的高层建筑结构形式具有较多的功能特点，是一种适合现代城市发展建设的建筑结构。但由于该结构较为复杂，所涉及到建筑设计技术较多，考虑问题也需要更加全面。本文中提出了几项设计要点，是在笔者的工作经验的基础上总结出来的，希望能够起到一定的参考作用。当然，在实际的工程设计中，还有很多方面和事项都需要设计人员加强重视，严格把关每个设计细节，确保大底盘多塔楼高层建筑的设计方案能够满足科学性、技术性、合理性和安全性、经济性等多种要求。
关键词：大底盘 多塔楼 高层建筑 结构设计
目前，高层建筑逐渐成为城市建筑的主要建筑结构形式，极大的满足了城市现代化建设的需求，并且随着人们对建筑功能提出更多的需求，高层建筑的结构形式也呈现出了多样化的发展趋势。大底盘多塔楼的建筑结构形式就是近年来所设计出的较为典型和复杂的现代多功能大型高层建筑。这种建筑结构是以最底部的几层空间设计成大底盘的结构形式，再在其上部设计两个或多个塔楼作为建筑的主体结构。由于这种结构形式的振型较为复杂，若结构设计布局不合理，就极易出现结构扭转变形的情况，造成结构破坏，严重影响建筑的安全正常使用。因而必须要加强对其结构设计的控制管理，确保设计质量符合技术要求。
1、大底盘多塔楼高层建筑结构体系的特点与分类
计算机技术的发展以及城市发展的需求促使了大底盘多塔楼的高层建筑结构体系被不断被应用在城市建筑设计中，这种建筑结构体系具有的最大特点是多个独立的楼房在底部拥有一个共同的、整体的裙房。这种大底盘的结构形式使其具有了多种不同的建筑功能，提高了建筑的整体使用价值。但同时，这种结构也具备了一些不利的特点，即结构的竖向不规则性，使其振型形成较为复杂，稳定性和抗震性较差等等，因而需要在设计中格外注意这些问题。
在实际工程的设计中，总的来说，大底盘多塔楼高层建筑结构的 设计将分为如下两种结构类型进行分别设计：其一是大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型；其二是大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼的嵌固端。该种结构形式通常出现在下部裙楼作为商场或服务用房、上部塔楼为办公或居住功能的综合性建筑。一般这种建筑结构的形式都属于第二种大底盘多塔楼结构类型，即大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼结构的嵌同端，属于复杂高层建筑结构，设计中必须加以仔细计算分析和论证。
2、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点
由上述对大底盘多塔楼高层建筑结构部体系的特点与分类进行概述后我们可以了解到在这种建筑结构的设计中，由于其涉及的工程量较大，技术范围较广，且属于一种超长、超宽的建筑结构形式，这种结构下的塔楼大多是不对称的，这就加大了建筑结构的设计难度。尤其是以下几点问题更是要在设计中格外注意的，以确保设计的合理性和可靠性。
2.1解决地基基础不均匀沉降问题
对于大底盘多塔楼高层建筑来说，各塔楼由于层数较多、总高度 较高，其传递至地基基础的荷载较大。而在大底盘的其他部位往往层数较少，其传递至地基基础的荷载较小，因此塔楼部位基础的地基应力要比大底盘的其他部位大许多，其地基沉降也将有较大的差别。在 设计中首先宜采用两种以上的计算方法计算这两者间的沉降量和沉降差。然后设计者将根据计算得的沉降差来决定是“放”还是“抗”。所 谓“放”即是在各塔楼与大底盘分界处设置沉降后浇带，加强这两部位的沉降观测，待这两部位的沉降达到基本的稳定时或其差值与计 算相符时封闭沉降后浇带，此类方法在塔楼与大底盘分界部佗的构件中增加的配筋有限，而其较大的缺点是由于达到沉降相对稳定的时间较长。施工周期延长，结构的构造复杂，给现场施工的管理带来了相当的困难，施工单位往往不愿接受此类方案。而所谓“抗” 即是不设置沉降后浇带，而是根据计算所得的沉降差在设计塔楼与大底盘相邻构件时除必须满足由于强度计算所需的配筋外，还需加入由于沉降差引起的构件内的附加弯矩与剪力所需的钢筋，当然还必须考虑其对相邻构件以外构件的不利影响，此类方法施工周期快，大底盘部分可以完整施工，但其带来的结果往往是结构的造价相对较高。
2.2限制建筑材料，加强检质量检测
地下室部分的混凝土强度等级建议控制在C30左右，水泥用量控制在250Kg左右，水泥品种不宜用矿渣水泥，条件许可，可以添加20%粉煤灰，由此来减小由于大体积混凝土浇筑而引起的结构水化热，控制结构裂缝的提前开展。
2.3结构设计与施工方面
构件受力计算、裂缝控制、构造钢筋的设计和特殊部分附加钢筋设置，均应符合有关技术规定；底板宜一次浇注完成，基坑范围内持续降水至底板下500mm，施工阶段设后浇带，顶板和侧墙可不连续设置，侧墙后浇带间距30米左右，顶板后浇带间距50-60米。墙体与柱子连接部位宜插入长度1500-2000mm，由8-10的加强钢筋，插入柱子200-300mm，插入边墙1200-1600mm，其配筋率应提高10%-15%。楼板宜配置细而密的构造钢筋网，钢筋间距宜小于150mm， 配筋率宜为0.6%左右；现浇补偿收缩钢筋混凝土防水顶板应配置双层钢筋网，构造钢筋间距小于150mm，配筋率宜大于0.5%。
2.4抗震设计方法
由于大底盘多塔楼的高层建筑结构形式较为复杂，且其稳定性也较差，因此在设计中必须要充分考虑到建筑的抗震性能。对于大底盘多塔楼的高层建筑结构进行抗震设计的方法一般有两种形式，即振型分解反应谱法和动力时程分析法。其具体的分析如下所示：
2.4.1振型分解反应谱法。对于传统的单串联刚片体系，在刚度和质量分布较为均匀时，其振型参与系数随振型阶数的增加而迅速减小，即高阶振型比低阶振型对结构的地震作用要小得多，一般取前几阶振型即能满足地震作用的计算精度的要求。但对于多塔结构，此规律不复存在，某些甚至较多的低阶振型的参与系数很小甚至为零，而某些高阶振型的参与系数却很大，这对计算多塔结构的地震作用时的振型选择有很大的关系。
2.4.2动力时程分析法。由于构件及楼层的屈服模型和退化规律非常复杂，高层结构的弹塑性时程分析还处于研究阶段。目前工程设计中应用较多的是结构的弹性时程分析，对于多塔楼这种复杂结构，由于自由度很多，加之在进行逐步积分时积分次数很多，按空间模型进行动力积分计算量比较大，目前只有一些结构的通用分析软件可用，而结构工程设计软件则采用的是基于“平面分块元限刚假定的层模型，层模型刚度矩阵的阶数很低，相应的计算量也很小，每步的积分计算速度很快”。在弹性阶段，可采用基于振型分解的时程分析方法。对于多塔结构，由于存在大量参与系数很小的低阶振型，在采用这种分析方法时，应选择足够多的振型进行积分。
3、结论
综上所述，大底盘多塔楼的高层建筑结构形式具有较多的功能特点，是一种适合现代城市发展建设的建筑结构。但由于该结构较为复杂，所涉及到建筑设计技术较多，考虑问题也需要更加全面。本文中提出了几项设计要点，是在笔者的工作经验的基础上总结出来的，希望能够起到一定的参考作用。当然，在实际的工程设计中，还有很多方面和事项都需要设计人员加强重视，严格把关每个设计细节，确保大底盘多塔楼高层建筑的设计方案能够满足科学性、技术性、合理性和安全性、经济性等多种要求。