摘? 要：近年來，我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，從而使建筑技術(shù)有了很大進步，出現(xiàn)了越來越多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑。房地產(chǎn)業(yè)，特別是居住小區(qū)和公共建筑，多塔結(jié)構(gòu)的大底盤大量涌現(xiàn)，塔樓越來越多，底盤越來越大。大底盤多塔樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，如何設(shè)計出經(jīng)濟、安全的組合結(jié)構(gòu)，是設(shè)計人員面臨的重要課題。以此為基礎(chǔ)，對大底盤式多塔結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用進行了研究，分析了多塔結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性、多樣性和不規(guī)則性，并結(jié)合高層建筑的實際情況，提出了合理的設(shè)計要點，提高了多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。

關(guān)鍵詞：高層建筑;大底盤多塔樓;設(shè)計;研究

中圖分類號：TU347?? 文獻標(biāo)識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

0引言

我國人口眾多，這就顯著土地資源極為匱乏，這一點在經(jīng)濟發(fā)達的沿海地帶尤為顯著。因此高層建筑成為城市發(fā)展、解決土地資源緊張的首選。盡管高層建筑比多層建筑實用性強，但施工難度卻明顯較大，難以充分發(fā)揮出建筑物的功能性。而通過應(yīng)用大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計，就可以很好的滿足業(yè)主或開發(fā)商對建筑物功能性的要求。但是這一結(jié)構(gòu)的特點比較復(fù)雜，在設(shè)計過程中需要考慮多方面的問題，比如協(xié)同變形和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則等問題，協(xié)調(diào)好大底盤和多塔之間的關(guān)系，實現(xiàn)安全施工和功能性需求的滿足。

1大底盤多塔結(jié)構(gòu)體系的特點

首先是結(jié)構(gòu)體系的多樣性。結(jié)構(gòu)體系具有的多樣化特點可以在應(yīng)用大底盤式塔結(jié)構(gòu)后充分體現(xiàn)出來，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計形式極為繁瑣、復(fù)雜，涉及到的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型也相對較多。另外，在設(shè)計階段，需要充分考慮大底盤多塔結(jié)構(gòu)的受力性與動力，綜合考量相關(guān)問題，使大底盤多塔結(jié)構(gòu)的多樣性特點更加突出。其次是大底盤和多塔結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。在設(shè)計過程中，首先需要明確一點就是大底盤在高層建筑結(jié)構(gòu)中多位于建筑物的最底部，其具有非常大的商業(yè)價值和商業(yè)用途，而多塔大多位于建筑物的上部，通常是具有住宅用途。因此，想要保證大底盤和多塔之間需要達成的協(xié)調(diào)性，這就要求工作人員在大底盤的頂層區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，以避免剛度突變問題的出現(xiàn)。最后是大底盤多塔結(jié)構(gòu)體系之間的不規(guī)劃性。大底盤多塔結(jié)構(gòu)因其自身的不規(guī)則性，在不同的施工區(qū)域發(fā)揮著不同的作用。由于底盤面積大，一般廣泛用于商業(yè)，而多塔結(jié)構(gòu)主要用于辦公、住宅等。

2大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計在高層建筑中的問題分析

2.1沉降差異

由于高層建筑底盤大、多塔結(jié)構(gòu)，樓層高、底盤面積大，如果設(shè)計不合理，容易造成沉降問題，影響整個建筑的安全穩(wěn)定。因此，在具體的設(shè)計過程中，設(shè)計者需要加強主建筑物的基礎(chǔ)，避免沉降問題的發(fā)生，合理設(shè)置沉降縫，控制主樓與裙樓之間的最小范圍內(nèi)的接縫，從而避免對主樓立面效果的影響。一般情況下，引起沉降差的原因是底盤大的多塔結(jié)構(gòu)平面面積小、荷載小，最終導(dǎo)致底盤沉降小，產(chǎn)生一定的差異。

2.2裂縫問題

在大底盤多塔結(jié)構(gòu)高層建筑設(shè)計中，常見的問題有結(jié)構(gòu)裂縫。由于結(jié)構(gòu)剛度的差異，建筑結(jié)構(gòu)中的一些構(gòu)件承載力有限，在不均勻應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂縫。同時，大底盤的多塔結(jié)構(gòu)底部容易收縮，產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫問題。

2.3剛度不足

大底盤多塔結(jié)構(gòu)剛度不足的原因是受結(jié)構(gòu)剛度的影響較大，容易影響建筑物的整體穩(wěn)定性。

3高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

3.1建筑物的沉降難點

高層建筑樓層較高導(dǎo)致高度較高，這一點就意味著會對地基造成巨大的壓力，如果建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在不合理的可能，必然將導(dǎo)致整個建筑物發(fā)生沉降，影響高層建筑的安全性能，導(dǎo)致包括設(shè)計在內(nèi)的整個過程宣告失敗，造成巨大的浪費。因此在具體設(shè)計過程中，可以從強化主樓基礎(chǔ)、設(shè)置后澆帶和設(shè)置沉降縫等方面解決建筑沉降問題。

（1）強化塔樓基礎(chǔ)。高層塔樓常用樁基礎(chǔ)，承載能力較高，對應(yīng)高層的較大豎向力。大底盤裙房可根據(jù)地質(zhì)條件采用樁或天然基礎(chǔ)，另外，需要驗算高層及相鄰裙房的基礎(chǔ)沉降差。

（2）設(shè)置后澆帶。在高層塔樓與裙房相接跨設(shè)置沉降后澆帶;裙房內(nèi)根據(jù)實際長度設(shè)置相應(yīng)的伸縮后澆帶。

（3）設(shè)置沉降縫。高層塔樓之間根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置相應(yīng)寬度的沉降縫，縫設(shè)置在裙房頂板以上。

3.2確定結(jié)構(gòu)嵌固端所在的位置

在建造大底盤多塔高層建筑時，整個建筑物的建造通常都是利用一個大型裙房來完成，以裙房作為這個建筑物的底盤，在裙房之上形成了多個獨立高層建筑物。根據(jù)大底盤頂層樓蓋實際埋深高度的不同，結(jié)構(gòu)的嵌固端可分為兩種情況：

（1）大底盤頂層樓板作為上部塔樓的嵌固端的結(jié)構(gòu)，其一般情況下都會作為住宅小區(qū)而使用，嵌固端以下樓層就成為通常的地下室設(shè)計。嵌固端以上層為各棟塔樓，塔樓間采用抗震縫分隔。

（2）大底盤頂層樓板不作為上部塔樓的嵌固端的結(jié)構(gòu)，往往應(yīng)用在一些綜合性區(qū)域內(nèi)。此時，嵌固端以下層為通常的地下室設(shè)計，嵌固端以上層裙房需根據(jù)規(guī)范要求做進一步的計算分析和加強。

3.3大底盤溫差效應(yīng)及措施

對于嵌固端不在大底盤頂板層的結(jié)構(gòu)而言，大底盤的頂層樓蓋通常是長度較長，中間不設(shè)縫的超長結(jié)構(gòu)，因此需額外考慮溫度作用對樓蓋及墻柱的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要對此項內(nèi)容單獨分析：根據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)氐臍庀蠼y(tǒng)計資料及結(jié)構(gòu)實際后澆帶合攏時間，得出結(jié)構(gòu)的實際最大溫差，并根據(jù)此溫差，計算在最大溫升及最大溫降工況下，結(jié)構(gòu)梁板、墻柱的應(yīng)力變化。從而有的放矢的對應(yīng)力較大區(qū)域做構(gòu)造加強。采取可靠的減小溫差效應(yīng)的措施，并通過調(diào)整裙房頂層框架梁柱及樓板的配筋，減小溫度效應(yīng)對大底盤的影響。如以下幾條：

（1）設(shè)置后澆帶且應(yīng)當(dāng)避開溫度較高的月份進行合攏，可以選擇溫度較低的冬季進行合攏。

（2）優(yōu)化施工進度安排，控制裙房施工及竣工時間，減小整體溫差，控制溫度效應(yīng)。

（3）采用實際氣象資料，安排混凝土低溫入模，并采用相對不高的混凝土等級C40。

（4）樓板采用雙層雙向配筋，根據(jù)上述增加配筋率，控制配筋間距，增加抗裂性能。

（5）適當(dāng)增加底層邊柱的配筋。

（6）對于中間塔樓和裙房的后澆帶部位要求裙房施工完成后3個月內(nèi)不得合攏。

3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工難點

大底盤多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，除了常規(guī)的單塔結(jié)構(gòu)設(shè)計外，還需考慮大底盤對單塔結(jié)構(gòu)的影響，多塔整體模型對每個單體結(jié)構(gòu)的影響、多塔結(jié)構(gòu)對裙房頂板及其上下層的影響以及塔樓與底盤相接處的分析。

3.4.1大底盤對單塔結(jié)構(gòu)的影響

根據(jù)規(guī)范要求，塔樓周邊的裙房超過兩跨時，單塔樓模型至少附帶兩跨的裙房結(jié)構(gòu)計算。

3.4.2多塔整體模型對每個單體結(jié)構(gòu)的影響

根據(jù)規(guī)范要求，多塔結(jié)構(gòu)，按照多塔整體模型和各單塔模型分別計算，采用包絡(luò)結(jié)果。

3.4.3多塔結(jié)構(gòu)對大底盤頂板及其上下層的影響

實際計算中可假定裙房頂板層樓板為彈性樓板，分析整體多塔模型，求出相應(yīng)地震力下樓蓋的應(yīng)力結(jié)果，根據(jù)多塔模型及單塔模型的包絡(luò)結(jié)果得出相應(yīng)的配筋。

3.4.4塔樓與底盤相接處

針對多塔樓復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，在豎向體型突變部位即裙房頂板，塔樓之間連接部位板厚應(yīng)加大，除按應(yīng)力分析結(jié)果外，實際配筋采用雙層雙向板筋拉通，且適當(dāng)增加每層每個方向的配筋率;塔樓之間連接部位框架梁，增加通長筋以提高抗拉能力。在裙房范圍內(nèi)，還包括了塔樓中與裙房相連的外圍框架柱及剪力墻，可以適當(dāng)提升剪力墻與框架柱的配筋率，箍筋要做到全高加密。作為大底盤多塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵的一個問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要，相關(guān)人員必須嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計，并要求施工單位按照規(guī)定開展作業(yè)。

3.5重視質(zhì)量檢測

在大底盤多塔高層建筑結(jié)構(gòu)中并不是所有的建筑材料都適用，由于建筑材料種類較多，為了保證整個建造項目的順利開展，必須嚴(yán)格采用符合實際需求的特性指標(biāo)材料。在此過程中，質(zhì)量檢測發(fā)揮了重要作用，其能保證高層建筑質(zhì)量與安全性，是審查建筑材料是否符合工程標(biāo)準(zhǔn)的一種有效手段，從而保證施工現(xiàn)場進入的建筑材料都能符合工程實際建造需求。

4實例分析

以中國某高層辦公樓工程為例，塔體16層，底裙4層，基礎(chǔ)層為雜土，二、三、四層為雜土，四層為圓礫石層，五層和六層為雜土。在此高層建筑中，由于大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)剛度大，在實際使用中，地下室底板的受力往往不均勻，容易引起底板的變形問題，長期存在的變形問題會導(dǎo)致地縫開裂，影響建筑使用安全。故而亟需采取有效措施予以解決。

4.1提高大型框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少主廠房內(nèi)沉降差

基坑支護是高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要組成部分。多塔式大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)加強主樓基礎(chǔ)部分的設(shè)計?，F(xiàn)實工程中，為了提高建筑物的整體安全，往往通過調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度來減少沉降差。對主樓基礎(chǔ)進行調(diào)整，加強主樓基礎(chǔ)設(shè)計，可大大減少主樓與裙樓的差異。采用剛度調(diào)平原理，對多塔大底盤結(jié)構(gòu)進行多樣化設(shè)計，以確保建筑物穩(wěn)定沉降，促進建筑物安全體系的建立，使之更加安全、實用。如在多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常遇到塔身的平面剛度和變形問題。通過增加剪力墻，能夠平衡和調(diào)節(jié)整個建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，樁的端部應(yīng)力層采用PHC管樁進行設(shè)計，樁身全部為粉砂層。圍裙用短樁。采用長樁結(jié)構(gòu)的高層建筑工程，整體設(shè)計效果明顯，并能有效緩解沉降差，得到廣泛的應(yīng)用和推廣，有效提高了整體施工質(zhì)量。

4.2沉降縫設(shè)置

在高層建筑中，對于底盤較大的多塔結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)間的平衡。大底盤式多塔結(jié)構(gòu)在壓力作用下，通常采用設(shè)置沉降縫的方式形成裂縫，將高層建筑與周邊建筑隔開，有效地緩沖了主樓與裙樓之間的裂縫。采用挑梁基礎(chǔ)，即挑邊沉降縫一側(cè)，可設(shè)置沉降縫，保持原有設(shè)計水平。增加懸臂梁的承載力設(shè)置，可以更好地減輕結(jié)構(gòu)受力，提高高層建筑的整體施工質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，可對大底盤多塔結(jié)構(gòu)進行柔性連接，盡量避免剛性連接，保持主樓和裙樓獨立，減少施工裂縫。可以設(shè)置后澆帶，減小高層建筑對地下空間的影響和沉降差。設(shè)計人員在進行具體設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格遵守《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》及其它相關(guān)規(guī)范。建筑物的構(gòu)造面一般在35m左右，寬約1m，柱距約1m，保證了樓板、墻板、頂板之間的連通，增強了建筑物的實用性和功能性。

4.3提升高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度

高層建筑采用大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)，以提高結(jié)構(gòu)剛度，減少結(jié)構(gòu)變形。大底盤多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)遵循對稱性原則，保證底盤中心與塔高的一致性?；A(chǔ)加厚是提高周圍梁柱剛度的常用方法，其寬度一般控制在140mm以內(nèi)。在高層建筑大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮其整體受力，使方案設(shè)計更為合理。為解決高層建筑結(jié)構(gòu)受力問題，應(yīng)采用科學(xué)的計算方法，借助計算機軟件設(shè)定設(shè)計參數(shù)，緊緊抓住單、多塔設(shè)計的重點，確保多塔結(jié)構(gòu)在高層建筑中的安全設(shè)計能滿足結(jié)構(gòu)剛度的要求，充分發(fā)揮多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)勢，提高設(shè)計的合理性和可行性，使多塔結(jié)構(gòu)在高層建筑中的設(shè)計剛度達到最大值。

4.4計算方法

針對大型多塔結(jié)構(gòu)底盤高層建筑，解決其整體受力問題，提高設(shè)計方案的可操作性是一個重要課題。鑒于高層建筑設(shè)計的復(fù)雜性，需要對其進行詳細的應(yīng)力計算，以獲得科學(xué)合理的設(shè)計參數(shù)。通常采用計算機軟件進行力計算，建立大底盤多塔樓的結(jié)構(gòu)模型。然后，綜合考慮單塔和多塔的設(shè)計要點，得出其精確的剛度指標(biāo)。

5結(jié)語

綜上所述，高層建筑大底盤，多塔結(jié)構(gòu)，功能豐富，極大地提高了建筑的空間利用率，也促進了城市的現(xiàn)代化。設(shè)計人員應(yīng)針對大底盤、多塔建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題采取相應(yīng)的處理措施，加強設(shè)計管理，確保高層建筑的施工質(zhì)量。我國建筑工程的各項施工技術(shù)不斷完善發(fā)展，通過將大底盤多塔結(jié)構(gòu)應(yīng)用在高層建筑中，能夠進一步優(yōu)化工程施工設(shè)計，推動大底盤多塔結(jié)構(gòu)更好發(fā)揮自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，相關(guān)設(shè)計人員，要充分掌握設(shè)計要點，確保高層建筑最終的設(shè)計效果，滿足人們對現(xiàn)代化建筑設(shè)計的根本要求。

參考文獻

[1]付法君.高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（28）：88-89.

[2]孫自東.高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計討論[J].居舍，2018（9）：98.

[3]柯劍亮.高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究[J].低碳世界，2020（3）：100-101.

[4]陳超.大底盤多塔連體復(fù)雜體型高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].低碳世界，2016（24）：143-144.

[5]仇早生.高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究[J].江西建材，2019（6）：52+54.

收稿日期：2021-06-03

作者簡介：王寓歡（1983—），男，上海人，本科，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計。

Analysis on the Design of High-rise Building Structure with Large Chassis and Multi-tower Structure

WANG Yuhuan

（Zhongyuan International （Shanghai） Engineering Design and Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai? 200126）

Abstract： In recent years， the level of social and economic development in my country has been continuously improved， which has led to great progress in construction technology， and more and more high-rise buildings with complex structures have appeared. In the real estate industry， especially in residential quarters and public buildings， large chassis with multi-tower structures have emerged in large numbers， with more and more towers and larger chassis. The structural design of large-chassis and multi-tower building is complex， and how to design an economical and safe combined structure is an important issue faced by designers. Based on this， the application of the large-chassis multi-tower structure in high-rise buildings was studied， the coordination， diversity and irregularity of the multi-tower structure were analyzed， combined with the actual situation of high-rise buildings， and reasonable The design points have improved the design level of the multi-tower structure.

Keywords： High-rise building; large chassis and multi-tower building; design; research