多塔結構工程設計的探討

朱曉玲

【摘 要】隨著房地產市場近年來在全國范圍內不斷擴張，建筑設計的多塔大盤結構被廣泛應用于房地產建筑中來，特別是住宅類的商品房。此外，對于此類結構的多塔大盤結構工程還有不斷擴張的趨勢，特別是其建筑設計中考慮住戶停車的需求，以及住戶各項配套設施的功能的需求，使得多塔結構在工程設計中需要考慮到方方面面因素。

【關鍵詞】多塔；多塔大盤結構；工程設計

近幾年來，隨著商品房數(shù)量的直線上升，商品房在設計上也開始考慮到其實用性和結構設計的科學性，多塔結構的設計在全國范圍內得到廣泛的推廣。相比于早期的單塔結構，多塔結構要復雜得多，其不僅要考慮到住宅小區(qū)的配套設施工程，還要在此條件下兼顧地下車庫，另外還要顧及周邊環(huán)境的要求，所以，在建筑多塔結構時需要進行嚴密的計算分析。

一、多塔結構的類型

從目前來看，多塔結構可以分為以下三種主要的類型：

（一）簡單的多塔結構

較為常見的簡單的多塔結構就是在眾多的高層建筑的最低端建造成一個較大的地盤，地盤的結構包含地下室等。而在此之上，多塔結構的地盤上有多棟的樓房，但是也會有些出于安全考慮在大底盤上只有單棟的建筑。針對變截面的上下柱計算長度一般采取標準的階形柱的設計方法。對于多個層樓的但是只有借助地下室連成一體的建筑，雖然不能稱之為真正的多塔結構但是可以采取多塔結構的建筑計算的方法來設計。在設計地盤裙房的時候，建議將裙房的空間設計偏大一些，若裙房過小則不是真正意義上的多塔結構。

（二）帶縫的多塔結構

帶縫的多塔結構建筑主要是在建筑結構中設計出伸縮縫，沉降縫和抗震縫，這樣的多塔架構設計主要是在層樓與層樓之間的的間距非常小的時候出現(xiàn)，也是一個較為特殊的小間距多塔結構。

（三）復雜的多塔結構

負責的多塔結構主要是基于簡單的多塔結構，在此之上再增加鋼結構，出于安全考慮一般會采用鉸接其中的排架柱的方式來確定長度系數(shù)，通過把模型中的頂部連接而改造回剛接部位，將鉸接排架柱所得到的確定結果進行相應的修改，得出排架柱的平面內長度系數(shù)。

二、多塔結構工程設計的規(guī)范

由于多塔結構在設計的時候將建筑物布置在有變化且突然收緊的地盤上，本身屬于不規(guī)則的豎向結構，這樣會使得整個建筑物的上部塔樓與地盤相結合的部位出現(xiàn)突變，從而出現(xiàn)薄弱部位，埋下隱患，嚴重的會出現(xiàn)錯位，以及復雜地扭轉和振動。為了加強多塔結構建筑物的實用性，應該嚴格按照設計要求嗎，加強薄弱部位的設計。

（一）多塔結構的基礎設計

通過嚴密的計算，從而確定整個項目是否需要設計出后澆帶和沉降縫，或者確定是否需要在主樓與裙房的地基上采用變鋼度的調平技術，減少主樓和裙房的不同豎向的承重力，減低差異沉降的影響。

（二）多塔結構對樓層、布局的要求

在多塔結構的設計中，應當將地盤和塔樓設計為對稱的布局，上部塔樓的群體質心應當接近整個大盤的質心。但是塔樓的質心和地盤的質心不能距離較大，應當可控制在變邊長的20%左右，從而減少塔樓出現(xiàn)偏置對整個地盤的扭轉。

（三）多塔結構對底盤的要求

多塔結構建筑對地盤的要求較高，出于安全考慮，應當將大底盤和塔樓進行整體工作，底盤的面上一層和面下一的樓板應該特別注意加強構造的措施，而底盤屋的面板應該加厚設計，最好不要小于150mm，貫通板面的負彎矩鋼筋同時也應當加強配筋的構造措施。

（四）多塔結構對轉換層的要求

出于抗震以及其它安全方面的考慮，多塔結構的轉換層設計應該布置在底盤樓層的范圍內，為了避免高位的轉換而形成結構相對薄弱的部位，建議不要在底盤以上的塔樓內設置轉換層。

（五）多塔結構抗震設計

首先，裙樓的抗震等級應該符合自身的抗震要求，而且裙樓的抗震應該高于主樓抗震的等級。加強塔樓和裙房之間的屋面梁，特別是要加強各個塔樓中和裙房向連結部位的堅固度，如外圍柱和剪力墻。此外，適當提高柱縱向整個鋼筋的最小配筋率，全高加密裙樓的屋面上、下層的位置，按照有關規(guī)定設置剪力墻的約束邊緣的構件。

三、多塔結構的計算分析

多塔結構是屬于比較復雜的高層結構建筑形式，在分析計算的時候應該重視其特殊性，不能僅僅采取簡單的設計方法，要經過認真而嚴密的計算分析。

（一）多塔結構的主要特點

多塔機構的每個塔樓都有自己獨立的迎風面，若塔樓之間距離較為遠，則一般可以不用考慮每個塔樓之間的鳳荷載，但是如果塔樓之間相距較近的話就應該考慮到風力對樓層之間的干擾。同時，各個塔樓都有自己的獨立的變形，每個塔樓的變形僅僅與該塔樓自身的因素、塔身與底盤的連接關系以及底盤自身的受力特性有關，在抗震的設計中可以忽視塔樓之間相互的作用。但是，在塔樓高度和剛度相差較大的樓層中就不應該忽視該作用，特別是塔樓的設計不合理且各個塔樓和底盤之間的間接影響較大時，更加要重視。

（二）多塔結構的計算模型

目前，計算多塔結構一般有兩個模型，一個是整體模型，一個是離散模型。整體模型是綜合底盤和塔樓，將二者作為一個整體來進行分析和計算；離散模型是將每個塔樓都分成幾個完全獨立的單一塔樓的結構來進行計算分析。

在實際應用中，整體模型更具實用性而且在分析計算中更為簡單方便，所以在整個項目設計中若能使用整體模型進行計算則應當優(yōu)先采用。在國內比較流行的整體模型分析軟件有最新版本的SATWE軟件，該軟件能夠將多塔結構設計的大多數(shù)控制在參數(shù)整體設計的計算進行輸出，例如，層間的位移比，層間的剛度比和層間的受剪承載比和煎重比等。同時可以進行整個樓構件和內力配筋的計算，這樣可以將整個設計得到的有關數(shù)據作用于基礎設計中來。

當然，不是所有的設計都應該采用整體模型，有些計算是不能在整體模型中直接完成的，應該采用離散模型的方式來進行分析計算，如周期比的計算。這類分析計算就應該將整體的多塔結構模型進行人為切分，切分成一個一個的單塔結構模型，從而便于各個單塔樓能夠獨立地進行抗震的計算。若是在各個塔樓的建筑造型和結構體系以及塔樓層數(shù)不完全一致的情況下，通過整體模型的分析很難反映出各個塔樓之間不同的扭轉特性，同時對分析設計人員的素質要求也較高，所以，在此類情況下采用簡單的離散分析模型就能夠輕松做到。

（三）多塔結構的切分方法

關于多塔結構的切分，方法很多，各有各的又優(yōu)勢，比較得到推廣的便是簡單易行的45度斜線切分方法，通過將塔樓和裙房的頂板交接處做出45度朝外的斜線而交于裙房或者地下停車場的底部，保留斜線范圍內的裙房和地下停車場的全部構件，刪除底盤其它部分和其它的塔樓。這樣能夠使得裙房保留的有效范圍隨樓層的高度而增加。

1.針對多塔的小底盤結構，不必進行切分，直接保留原來的建筑構件就行。

2.這對裙房的樓層較高的多塔結構，去掉其它塔樓即可不需要進行切分。

3.塔樓的分析計算模型應以整體計算模型為主，采用切分的多塔結構模型是在整體模型無法使用的情況下，但是其本身有不足之處，如在進行計算分析時忽略了各個塔樓之間相互的影響，特別是在各個塔樓之間機構體體系不一致時、塔樓的層數(shù)和質量的剛度差異很大、或者塔樓為不規(guī)則不對稱布置時，更加不能忽視塔樓之間的相互影響。在使用離線分析時，可以適當考慮結合其他的分析方法，如彈塑性靜力或者動力分析來進行驗算分析結果。

四、多塔結構的電算

在對多塔結構進行計算時采取SATWE軟件應注意以下問題：

（一）多塔結構必須進行多塔定義。在執(zhí)行命令前如不進行多塔定義則系統(tǒng)會自動默認為進行單塔計算，從而使得計算結果不準確。

（二）嚴格把握定義的正確性，不允許在多塔定義時將一個構件定義在兩個塔內，否則會使得總綱分析出現(xiàn)差錯。

（三）在帶縫多塔結構中執(zhí)行遮擋定義的命令，其中的鳳荷載體型的系數(shù)嚴格執(zhí)行“設縫多塔背鳳面體型系數(shù)”中所特別設定的值。

（四）在設置多塔結構參數(shù)時應該設置為“復雜高層結構”，并且在計算中應該將振型數(shù)值的取值設置為不小于塔樓數(shù)量的9倍。

參考文獻：

[1]劉亮，東南大學，大底盤多塔高層結構彈塑性時程分析和抗震延性研究 - 2010

[2]蘇文；高層建筑大底盤結構的處理[J]；安徽建筑；1998年04期

[3]李作浩；李獻杰；黃勃；劉明清；；一種工程機械可伸縮式底盤結構設計[J]；工程機械；2011年01期