周亮

【摘 要】當(dāng)今高層建筑正日益向多功能方向發(fā)展，為滿足建筑體型多樣化和建筑多功能要求，近年來涌現(xiàn)出大量體型復(fù)雜的高層建筑，其中多塔大底盤就是很典型的一類。所謂多塔大底盤高層建筑結(jié)構(gòu)形式，就是指將兩棟或以上的不同高層建筑建立在一個共同的大底盤結(jié)構(gòu)上的建筑結(jié)構(gòu)形式，這種形式的整體結(jié)構(gòu)布局較為復(fù)雜，尤其是在考慮到建筑整體抗震性能的問題時，更是具有很大的設(shè)計難度。如何使這種振型相當(dāng)復(fù)雜的建筑保證其強度和穩(wěn)定性，就成為了多塔大底盤高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的最大難點。鑒于此，本文對這種新型、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進行探討分析，從其特點與分類開始論述，詳細探討了其設(shè)計中的技術(shù)要點，旨在提高建筑工程的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】多塔大底盤；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計分析

隨著城市化建設(shè)的快速推進，城市建筑結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，各種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方式被不斷采用并建設(shè)實施，極大的豐富了我國城市建筑內(nèi)容，促進了城市現(xiàn)代化發(fā)展。在這諸多的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計形式中，多塔大底盤的高層建筑結(jié)構(gòu)是近年來頗受業(yè)界關(guān)注的一種設(shè)計方式。以下筆者結(jié)合自己的建筑工作經(jīng)驗，就多塔大底盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點進行分析。

一、結(jié)構(gòu)體系特點與種類

論及多塔大底盤高層建筑的結(jié)構(gòu)特點，最明顯的就是多個獨立高層塔樓共用同一個整體裙房的這一特點，這在歷來的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中都是從未嘗試過的新型建筑結(jié)構(gòu)，這種大膽的設(shè)計完全顛覆了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，為現(xiàn)代建筑的發(fā)展提出了更多的技術(shù)途徑。需要注意的是，多塔大底盤高層建筑結(jié)構(gòu)雖然能夠提升整個建筑的應(yīng)用價值，但其結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出的縱向不規(guī)則性仍是一個抗震設(shè)計的難點，振型較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，這是當(dāng)前設(shè)計中最需要改進與完善的設(shè)計環(huán)節(jié)。

目前已經(jīng)有多座多塔大底盤結(jié)構(gòu)的建筑被建設(shè)應(yīng)用，成為城市建筑中一道獨特的風(fēng)景。通常來講，在對其進行設(shè)計時，一般有兩種設(shè)計方案可以選擇。第一種設(shè)計方案是大底盤結(jié)構(gòu)頂層樓板作為上部多塔樓的嵌固端。通常帶地下停車位的住宅小區(qū)基本屬于該種類型；第二種設(shè)計方案是大底盤結(jié)構(gòu)頂層樓板不能作為上部多塔樓的嵌固端。該種結(jié)構(gòu)形式通常出現(xiàn)在下部裙樓作為商場或服務(wù)用房、上部塔樓為辦公或居住功能的綜合性建筑。通常設(shè)計中都是采用第二種設(shè)計方案，并且因為這種建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，施工設(shè)計中應(yīng)當(dāng)格外注意其受力分析和計算。

二、設(shè)計要點

基于多塔大底盤高層建筑的結(jié)構(gòu)特點，在實際的設(shè)計中，必須要全面考慮結(jié)構(gòu)的受力特點，基礎(chǔ)的荷載能力，建筑材料的質(zhì)量要求以及具體的施工方案研究，最重要的是要優(yōu)化設(shè)計建筑的抗震性能設(shè)計，以此來提高多塔大底盤高層建筑的整體性能。在此，筆者提出了幾點設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的技術(shù)要點，以供參考。

1、限制建筑材料，加強檢質(zhì)量檢測。鑒于多塔大底盤的上部結(jié)構(gòu)傳遞給底部的荷載較大，因此對其基礎(chǔ)和地下室的設(shè)計應(yīng)當(dāng)尤其注意建筑材料的選用，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。一般來講，地下室工程施工中所選用的混凝土，其等級強度要保證在C30上下，且水泥的用量要進行有效控制，并且最好不要使用礦渣水泥作為地下室施工的水泥品種。根據(jù)實際工程的需要，還可以在混凝土配制中加入適當(dāng)?shù)姆勖夯?，以降低混凝土的水化熱反?yīng)帶來的不良影響，防止混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，影響建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2、解決地基基礎(chǔ)不均勻沉降問題。對于多塔大底盤高層建筑來說，各塔樓由于層數(shù)較多、總高度較高，其傳遞至地基基礎(chǔ)的荷載較大。而在大底盤的其他部位往往層數(shù)較少，其傳遞至地基基礎(chǔ)的荷載較小，因此塔樓部位基礎(chǔ)的地基應(yīng)力要比大底盤的其他部位大許多，其地基沉降也將有較大的差別。在 設(shè)計中首先宜采用兩種以上的計算方法計算這兩者間的沉降量和沉降差。然后設(shè)計者將根據(jù)計算得的沉降差來決定是“放”還是“抗”。

“放”即是在各塔樓與大底盤分界處設(shè)置沉降后澆帶，加強這兩部位的沉降觀測，待這兩部位的沉降達到基本穩(wěn)定時或其差值與計 算相符時封閉沉降后澆帶，此類方法在塔樓與大底盤分界部分的構(gòu)件中增加的配筋有限，而其較大的缺點是由于達到沉降相對穩(wěn)定的時間較長。施工周期延長，結(jié)構(gòu)的構(gòu)造復(fù)雜，給現(xiàn)場施工的管理帶來了相當(dāng)?shù)睦щy，施工單位往往不愿接受此類方案?！翱埂?即是不設(shè)置沉降后澆帶，而是根據(jù)計算所得的沉降差在設(shè)計塔樓與大底盤相鄰構(gòu)件時除必須滿足由于強度計算所需的配筋外，還需加入由于沉降差引起的構(gòu)件內(nèi)的附加彎矩與剪力所需的鋼筋，當(dāng)然還必須考慮其對相鄰構(gòu)件以外構(gòu)件的不利影響，此類方法施工周期快，大底盤部分可以完整施工，但其帶來的結(jié)果往往是結(jié)構(gòu)的造價相對較高。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工方面。構(gòu)件受力計算、裂縫控制、構(gòu)造鋼筋的設(shè)計和特殊部分附加鋼筋設(shè)置，均應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定；底板宜一次澆注完成，基坑范圍內(nèi)持續(xù)降水至底板下500mm，施工階段設(shè)后澆帶，頂板和側(cè)墻可不連續(xù)設(shè)置，側(cè)墻后澆帶間距30米左右，頂板后澆帶間距50-60米。墻體與柱子連接部位宜插入長度1500- 2000mm，直徑為8-10的加強鋼筋，該加強鋼筋插入柱子200-300mm，插入邊墻1200- 1600 mm，樓板宜配置細而密的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距宜小于150mm，配筋率宜為0.6%左右；現(xiàn)澆補償收縮鋼筋混凝土防水頂板應(yīng)配置雙層鋼筋網(wǎng)，構(gòu)造鋼筋間距小于150 mm，配筋率宜大于0.5%。

4、抗震設(shè)計方法。（1）振型分解反應(yīng)譜法。對于傳統(tǒng)的單串聯(lián)剛片體系，在剛度和質(zhì)量分布較為均勻時，其振型參與系數(shù)隨振型階數(shù)的增加而迅速減小，即高階振型比低階振型對結(jié)構(gòu)的地震作用要小得多，一般取前幾階振型即能滿足地震作用的計算精度的要求。但對于多塔結(jié)構(gòu)，此規(guī)律不復(fù)存在，甚至某些較多的低階振型的參與系數(shù)很小甚至為零，而某些高階振型的參與系數(shù)卻很大，這對計算多塔結(jié)構(gòu)地震作用時的振型選擇有很大的關(guān)系。（2）動力時程分析法。由于構(gòu)件及樓層的屈服模型和退化規(guī)律非常復(fù)雜，高層結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析還處于研究階段。目前工程設(shè)計中應(yīng)用較多的是結(jié)構(gòu)的彈性時程分析，對于多塔樓這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，由于自由度較多，加之在進行逐步積分時積分次數(shù)較多，按空間模型進行動力積分計算量比較大，目前只有一些結(jié)構(gòu)的通用分析軟件可用，而結(jié)構(gòu)工程設(shè)計軟件則采用的是基于“平面分塊元限剛假定的層模型，層模型剛度矩陣的階數(shù)很低，相應(yīng)的計算量也很小，每步的積分計算速度很快”。在彈性階段，可采用基于振型分解的時程分析方法。對于多塔結(jié)構(gòu)，由于存在大量參與系數(shù)很小的低階振型，在采用這種分析方法時，應(yīng)選擇足夠多的振型進行積分。

結(jié)束語

綜上所述，在經(jīng)過多次的應(yīng)用實踐后可以得知，采用多塔大底盤的建筑結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計施工是完全可行的，這種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在一定程度上解決了城市土地資源緊張的問題，最大限度的利用了土地資源，并且也進一步的促進了建筑業(yè)的發(fā)展。但是在未來的設(shè)計施工中，仍然需要不斷的改進與完善設(shè)計技術(shù)，提高施工技術(shù)水平，加強施工中的質(zhì)量控制管理，以確保多塔大底盤建筑的整體施工質(zhì)量，提高該設(shè)計的經(jīng)濟性、可靠性。

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