高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究

付法君

摘 ?要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建筑結(jié)構(gòu)也取得了大跨步的進(jìn)步，同時(shí)為了充分解決建筑用地問題，最大限度滿足社會(huì)和人民的需求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化，城市建筑尤其是高層建筑正逐步向多功能方向發(fā)展，大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高層建筑已成為建筑技術(shù)人員和建筑施工人員廣泛關(guān)注的對(duì)象?；诖?，文章以高層建筑大底盤多塔結(jié)構(gòu)概述為切入點(diǎn)，對(duì)大底盤多塔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了描述和總結(jié)，接著對(duì)當(dāng)前高層建筑中大底盤的裂縫進(jìn)行了分析并結(jié)合實(shí)際情況總結(jié)了高層建筑結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)大底盤多塔結(jié)構(gòu)的具體措施，希望通過文章的研究能夠推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑;大底盤多塔樓;設(shè)計(jì);研究

中圖分類號(hào)：TU973.2 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）28-0088-02

Abstract： With the continuous development of social economy in our country， the urban building structure has also made great progress. At the same time， in order to fully solve the problem of building land， meet the needs of the society and the people to the maximum extent， and realize the maximization of economic interests， urban buildings， especially high-rise buildings， are gradually developing in the direction of multi-function. High-rise buildings with a large base and multi-tower structure design have become the object of widespread concern of building technicians and construction workers. Based on this， according to the overview of multi-tower structure with large base of high-rise building， the characteristics of multi-tower structure with large basse are described and summarized in this paper. Then， the cracks of the large base in the current high-rise building are analyzed and combined with the actual situation， then the concrete measures to strengthen the multi-tower structure with large bases in the high-rise building structure are summarized. It is hoped that the research of this paper can promote the sustainable and stable development of the construction industry in our country.

Keywords： high-rise building; large-base multi-tower; design; research

1 概述

近年來，我國(guó)建筑行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，市內(nèi)建筑尤其是市內(nèi)高層建筑正逐漸向多功能方向轉(zhuǎn)變，同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提升，為了滿足建筑開發(fā)商和居民的實(shí)際需求，越來越多的人們開始將注意力集中在高層建筑大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。所謂的大底盤多塔結(jié)構(gòu)就是指將不同的建筑物修建在同一個(gè)較大的空間上，進(jìn)而同時(shí)擁有居住空間和商業(yè)空間，且高層建筑的這種大底盤結(jié)構(gòu)能夠充分保障建筑物的質(zhì)量和安全。但必須承認(rèn)的是大底盤多塔結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中具有一定的復(fù)雜性和特殊性，當(dāng)大底盤上存在兩個(gè)或多個(gè)塔樓結(jié)構(gòu)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)較復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)和振動(dòng)，如果處理不當(dāng)會(huì)影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，甚至對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)生命安全造成威脅，因此做好高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤設(shè)計(jì)意義十分重大。

2 高層建筑大底盤多塔結(jié)構(gòu)概述

2.1 大底盤多塔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在高層建筑中，大底盤上的每一個(gè)塔樓都有獨(dú)立的迎風(fēng)面和變形能力，它們具有相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，但同時(shí)這種變形程度與塔樓和大底盤之間的連接剛度和受力情況又有一定的關(guān)系，因此塔樓之間通過大底盤也相互具有一定的影響，因此我們應(yīng)該對(duì)大底盤多塔結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)化的總結(jié)：

（1）協(xié)調(diào)性。通常來說，高層建筑中的大底盤多用于商業(yè)市場(chǎng)，例如修建成為商場(chǎng)、餐飲地和娛樂場(chǎng)所等，而大底盤上部的多塔結(jié)構(gòu)則多用于居住和辦公，因此絕大部分多塔結(jié)構(gòu)會(huì)在大底盤上方呈現(xiàn)內(nèi)收效果，形成平面剛度突變。在此情況下，為了保證多塔與大底盤的協(xié)調(diào)性，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在大底盤的頂層與多塔建筑間設(shè)置一層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，并且在施工修建時(shí)應(yīng)該將大底盤的頂端設(shè)定為多塔建筑的嵌固端，這樣能夠更好的保證高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤與上部多塔結(jié)構(gòu)具有良好的協(xié)調(diào)性。

（2）多樣性。眾所周知，高層建筑本身具有一定的多樣性，尤其是大底盤高層建筑結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜多樣，例如有帶縫的多塔結(jié)構(gòu)、無裙房多塔結(jié)構(gòu)等，另外大底盤多塔結(jié)構(gòu)還可以分為大底盤多塔半結(jié)構(gòu)和雙塔連體結(jié)構(gòu)，其中雙塔連體結(jié)構(gòu)對(duì)建筑軸線的對(duì)稱性有一定的要求，因此針對(duì)這一需求在大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該對(duì)高層建筑的動(dòng)力性和受力性做出嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

（3）構(gòu)件不規(guī)則性。為了更好的實(shí)現(xiàn)商用和民用需求，通常來說，高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤的使用面積都較大，對(duì)于大面積建筑來說，結(jié)構(gòu)豎向剛度經(jīng)常有相對(duì)薄弱的位置，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮到結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量的不均勻性對(duì)平面布置方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量減小建筑剛心和質(zhì)心的距離，進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2.2 大底盤多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分類

大底盤多塔結(jié)構(gòu)主要可以分為兩種類型：一種是將大底盤結(jié)構(gòu)的頂層樓板作為多塔建筑的嵌固端，一般小區(qū)住宅或者帶有地下停車場(chǎng)的建筑為主，另外一種大底盤結(jié)構(gòu)頂層板樓不作為上部多塔結(jié)構(gòu)的嵌固端，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)來說主要以商場(chǎng)和具備商用功能的住宅建筑為主。這兩種類型的建筑在設(shè)計(jì)出大底盤頂層后，都會(huì)在頂層開設(shè)抗震縫，從而建設(shè)成為多塔樓。

3 高層建筑大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 大底盤與多塔結(jié)構(gòu)的沉降差異

對(duì)于大多數(shù)大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)建筑來說，都屬于高層建筑結(jié)構(gòu)，給底盤和地面都會(huì)造成較大的負(fù)載壓力，且一旦大底盤建筑的地基小于其他部位的體積，都會(huì)導(dǎo)致建筑地基穩(wěn)定性不足，降低建筑的安全穩(wěn)定性，甚至對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)生命安全造成威脅。因此建筑施工人員應(yīng)該隨時(shí)對(duì)地基的勻稱性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)大底盤多塔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降，就應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行技術(shù)處理，具體來說，處理方法可以分為以下幾種：（1）對(duì)主樓基礎(chǔ)實(shí)施強(qiáng)化，在不設(shè)永久沉降縫的前提下，如果建筑主樓與裙房荷載存在較大的差異，應(yīng)該采用變剛度調(diào)平理念，減小主樓與裙房之間的沉降差異，使建筑體系更加安全實(shí)用。（2）設(shè)置沉降縫，為了消除主樓和裙房之間的沉降差，還可以在主樓和裙樓之間交接處設(shè)置一道沉降縫，這樣主樓與裙樓之間可以被較好的獨(dú)立開，但是這種做法會(huì)對(duì)建筑的立面效果以及防水和基礎(chǔ)施工有所影響，還會(huì)在一定程度上增加建筑工程的施工成本。（3）設(shè)置沉降后澆帶，根據(jù)相關(guān)要求規(guī)定，設(shè)計(jì)施工人員可以在建筑的結(jié)構(gòu)面上每隔三十至四十米設(shè)置一道沉降后澆帶，這道沉降后澆帶能夠貫通建筑頂板、建筑底部以及建筑墻板，另外可以增加設(shè)置一層防水層。在實(shí)際處理過程中，雖然設(shè)置沉降后澆帶較耗時(shí)耗力，施工難度和施工成本也都較高，但是由于其對(duì)地下的使用空間不造成任何影響，因此受到了設(shè)計(jì)施工人員的廣泛青睞。

3.2 大底盤多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法

相對(duì)于普通建筑結(jié)構(gòu)來說，大底盤多塔結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)要更復(fù)雜，因此其結(jié)構(gòu)計(jì)算方法難度也更大。從當(dāng)前設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)上看，如何充分利用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，對(duì)大底盤高層多塔樓建筑進(jìn)行合理建模是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該認(rèn)真考慮研究的問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，通常采用整體建模，單塔分析的方式，對(duì)單塔剛度指標(biāo)進(jìn)行分析并選擇剛度指標(biāo)相近的塔樓進(jìn)行組合建模分析，對(duì)于剛度差異較大的塔樓則應(yīng)該分開計(jì)算，這樣能夠更好的保證計(jì)算軟件的有效性從而保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

對(duì)大底盤多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)對(duì)以下問題進(jìn)行明確和確認(rèn)。第一，大底盤結(jié)構(gòu)的分類主要可以分為帶裙帶的大底盤結(jié)構(gòu)、不帶裙帶的大底盤結(jié)構(gòu)、帶縫的大底盤結(jié)構(gòu)和相對(duì)復(fù)雜的大底盤多塔結(jié)構(gòu)。第二，大底盤建筑按照結(jié)構(gòu)體型分類可以分為緊湊型和分散型，顧名思義，緊湊型指的是多塔間的間距相對(duì)較小，在塔底以45度線向下進(jìn)行分割時(shí)，兩條線有相交部分;分散型指的是多塔間的間距較大，在塔底以45度線向下進(jìn)行分割時(shí)，兩條線無法相交。示意圖如圖1所示。

對(duì)大底盤多塔結(jié)構(gòu)的建模類型進(jìn)行劃分可以分為離散模型和整體模型，對(duì)于離散型大底盤結(jié)構(gòu)模型可以從大底盤頂端沿45度方向向下切割，45度范圍外的部分切除，范圍內(nèi)設(shè)為獨(dú)立的模型。對(duì)于整體模型來說，在大底盤頂面結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)一定的內(nèi)收作用，上文介紹的離散型建模方式并不適用，為了準(zhǔn)確的估測(cè)出結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，應(yīng)該補(bǔ)充更多的建模計(jì)算方法，例如動(dòng)力時(shí)程分析和靜力彈塑性分析等。

4 大底盤裂縫的分析

上文已經(jīng)介紹，由于大底盤多塔建筑結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致基地受力大小不夠均勻，在一定程度上會(huì)導(dǎo)致地板發(fā)生形變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成地基出現(xiàn)裂痕影響大底盤高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，因此保證高層建筑大底盤與上層多塔結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量，降低大底盤裂縫情況的出現(xiàn)。

4.1 保證大底盤混凝土等級(jí)

首先要保證大底盤施工所用混凝土的等級(jí)，例如可以選擇使用低水化熱水泥，另外在對(duì)水泥進(jìn)行混合配比時(shí)應(yīng)該對(duì)砂石骨料的質(zhì)量與含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，在澆筑工序完成后，應(yīng)該嚴(yán)格按照相應(yīng)流程和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)澆筑混凝土進(jìn)行降溫養(yǎng)護(hù)處理，使混凝土在降溫過程中收縮應(yīng)力保持在一定范圍之內(nèi)。

4.2 設(shè)置伸縮后澆帶

其次可以設(shè)置伸縮后澆帶，設(shè)置伸縮后澆帶的基本原則與設(shè)置沉降后澆帶一樣，應(yīng)該對(duì)后澆帶設(shè)置處的梁板鋼筋的貫通性加以控制，且伸縮后澆帶的澆筑應(yīng)該在完成兩側(cè)以及其他部分結(jié)構(gòu)混凝土澆筑后再進(jìn)行，完成澆筑后應(yīng)做好后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作。

5 高層建筑結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)大底盤多塔結(jié)構(gòu)的具體措施

第一，高層建筑大底盤塔樓宜進(jìn)行對(duì)稱設(shè)計(jì)，塔樓群的中心應(yīng)與底盤結(jié)構(gòu)的中心相近。第二，為了保證塔樓的抗震性，應(yīng)該避免將帶轉(zhuǎn)化層的塔樓設(shè)置在底盤屋面上層的塔樓內(nèi)。第三，大底盤上不同塔樓應(yīng)該保持相近的層數(shù)、且各塔樓平面和剛度也應(yīng)該相近。最后，應(yīng)該對(duì)不同塔樓連接處的屋面梁進(jìn)行加強(qiáng)處理，另外，塔樓與裙房連接處的外圍柱、剪力墻也應(yīng)該進(jìn)行特別加固。

總結(jié)來說，隨著我國(guó)建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，大底盤多塔樓高層建筑以其土地面積高利用率和地下資源高使用性能，已成為建筑行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。因此為了更好的推動(dòng)高層大底盤多塔結(jié)構(gòu)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)該對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行全面考量，使高層大底盤多塔建筑的設(shè)計(jì)施工更加合理規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳文鵬.大底盤多塔高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)與財(cái)富，2013.

[2]周世忠.基于高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究[J].河南科技，2014（12）.

[3]金剛，陸秀麗，丁潔民.不對(duì)稱多塔結(jié)構(gòu)大底盤的應(yīng)力分析與設(shè)計(jì)[J].建筑工程師，2013（4）.