李 江

(青島北洋建筑設計有限公司,山東 青島 266000)

引言

隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，以及人們對居住條件要求的不斷提高，相對落后的傳統設計觀念已經不再適合當前的設計潮流。當前階段，在設計和規(guī)劃高層建筑的具體業(yè)態(tài)區(qū)域過程中，通常需要對辦公區(qū)和住宅區(qū)進行獨立設計，但又需具備一定的整體性，促使其整個設計呈現出一種和諧的視覺效果。所以，結構設計人員在設計多塔結構時，需對該結構有一個全面的了解，包括建筑表面產生的裂縫以及結構的沉降等，確保建筑結構穩(wěn)定性和使用安全性能夠達到相應的保障。

1 大底盤多塔建筑結構設計的主要內容

通常來看，大底盤多塔建筑結構在設計方面涉及到的形式有很多種，若只是將大底盤多塔樓作為地下室結構進行設計，嵌固端位于地下室頂板，則不符合此概念。所以，大底盤多塔建筑需按照單個建筑單位來進行后續(xù)設計和計算，只有地下室的頂板不作為上部結構的嵌固端時，才符合大底盤結構概念。

在設計原則方面，首先設計要確保建筑基礎功能能夠正常實現，一般來說大底盤多塔建筑在結構上主要有以下集中特征，較大的變形、類型多樣、平面不規(guī)則等，在設計過程中都具有相當的復雜程度和較高的設計難度。大底盤多塔建筑的結構一般有兩種，第一種是將頂層樓板作為上部單體的嵌固端，使其具有一定的穩(wěn)定性，此類結構通常用在附加地下停車場的建筑物；還有一種類型是不將頂層樓板作為嵌固端的，此類型通常用于商住兩用型的功能性建筑以及商場綜合體。此類結構需在上層進行抗震作業(yè)，科學增設抗震縫，以這種方式能夠顯著增強建筑的抗震性，進而促進此建筑在后續(xù)的使用過程中能夠達到相應的穩(wěn)定性和質量標準[1]。

2 大底盤多塔建筑結構的設計原則

在對大底盤多塔建筑結構進行設計的過程中，通常要結合施工材料和具體的技術手段進行全面分析。任何建筑結構的設計都離不開對數據的準確計算，只有確保設計計算的準確性，才能為后續(xù)的施工提供穩(wěn)定的基礎，基于此，筆者整理了以下三種設計原則，以提高大底盤多塔建筑的使用性和穩(wěn)定性。

2.1 防水設計方面

在大底盤多塔建筑結構的設計過程中，相關設計人員需對建筑內部的防水功能予以全面分析，并根據建筑的實際情況制定相應的防水方案。首先，為提高建筑的防水功能，需對該建筑所處區(qū)域的地下水位相關數據進行測量和計算，以相對科學的方式處理地下水位的變化對建筑使用功能帶來的影響。

2.2 抗浮設計方面

在建筑的抗浮設計過程中，通常會受到許多因素的影響，使得水位的標高處于波動狀態(tài)，在設計期間，設計人員需在明確建筑結構的內容基礎上，將當地的水文情況和資料予以分析和研究，以此確定該建筑結構中的浮力和最高水位之間的關系。當前階段，大部分大底盤建筑的基礎部分都為筏板基礎，而中心區(qū)域的地下車庫樣式為廣場型，抗浮設計需結合排水功能同步開展，設計人員應充分考慮到地下水和上層滯水之間的關系。

2.3 地下室的頂板方面

設計期間需充分考慮消防荷載問題，并輔以正常荷載，正常荷載控制需充分考慮到抗震作用。

3 大底盤多塔建筑結構在設計過程中容易出現的問題分析

3.1 模型的計算與設置

對于大底盤多塔建筑結構的模型而言，通常分為離散模型以及整體模型兩種計算模型方式。在整體模型設計的計算階段，設計人員需將塔樓部分以及底盤形成一個共同的整體概念，然后開展后續(xù)的設計環(huán)節(jié)。離散式模型，與整體模型的主要區(qū)別是該計算模式將每個塔樓作為一個單位，再展開其他設計并獨立計算。大底盤多塔建筑模型如圖1所示。

在計算過程中，由于整體模型的計算方式和流程比較簡單，整體難度較低，實用性較強，所以在應用范圍方面也更加的廣泛。在當前建筑工程建設期間，整體模型由于流程較為簡單，而且具有專門的計算軟件，在絕大多數結構計算軟件中，能夠使多塔中的各個數據結構，包括承載、剪重、層載大部分數據通過整體模型計算軟件進行設計和計算，但仍存在一小部分的多塔類型無法通過此模型進行整體計算，此時可通過離散模型進行單獨計算。另外，在設計過程中，若多塔結構建筑中的層數與造型產生明顯差異時，則需要結構設計人員對各個塔樓特性以及相關參數等方面展開全面分析，為確保計算數值的精確度，可適當運用離散模型進行計算。

圖1 大底盤多塔建筑

3.2 動力研究法

動力研究法主要建立在對應用此類結構的建筑物開展的地震波檢測基礎上，并通過檢測環(huán)節(jié)對建筑整體的動力情況展開詳細分析，根據分析結果，結構設計人員需對該結構設計采取相應的抗震措施。在動力研究法的運用過程中，技術人員可以通過動力分析對大底盤多塔結構中的薄弱部位進行分析調整，并通過這種方式增強結構的薄弱部位，以使該結構抗震性能得以提高。

3.3 地震剪力法

地震剪力法的主要運作原理是建筑的地震反應譜理論，然后再結合多塔建筑底部結構中的等效質點與總地震剪力的水平作用相當的條件，完成結構模型的計算與設計。運用地震剪力法的條件通常建立在以下兩種情況之中，首先，大底盤多塔結構的整體高度若小于40m，則可以使用此計算方式；其次，建筑整體結構的剛度、質量能夠縱向均勻分布。但在當前計算機軟件計算能力較高以及建筑平面功能布局日益復雜多樣的狀況下，此方法較少采用。

4 大底盤多塔建筑結構設計問題的具體解決對策

由于大底盤多塔建筑在自身結構設計方面具有一定的復雜性和操作難度，為確保大底盤多塔建筑結構的設計內容符合科學、合理的規(guī)范標準，相關設計人員在設計過程中一定要遵循原則，確保大底盤與多塔之間的剛度協調性，通常來看，塔樓的特點主要是層數較多、整體剛度較大，而底盤方面的層數則非常少、剛度與之降低。那么在進行結構設計的過程中，此類細節(jié)方面需加強控制，從人員在建筑方面的實際使用需求出發(fā)，將不同人員的建筑使用功能結合不同類型的底盤結構予以分別處理。

4.1 平衡底盤沉降

由于建筑中的上部多塔結構或底盤結構產生沉降差異的情況較為常見，在設計人員對大底盤多塔建筑結構進行設計的期間，相關人員需對實際情況以及造成此現象的原因進行全面分析。一般來說，形成底盤沉降差異的主要原因是塔樓的樓層較高且各個塔樓層數不均衡，且塔樓下部的受力面積相對整個多塔平面較小，進而容易造成局部承載力較為集中。

多塔底盤樓層之間的跨度較大，荷載相對于塔樓范圍內減小較多?；诖耍瑸楸Ｕ系妆P結構的穩(wěn)定性，設計人員適當增大主樓基礎的受力面積，適當減少塔樓基底反力。同時，設計人員還可以對底盤結構以及上層塔樓的整體受力情況進行分析，并結合實際受力情況進行調整。例如，建筑中的底盤部分與塔樓部分雖然都使用樁基，但樁的長度及布置數量并不相同，可通過調整樁長及樁間距的方式對不均勻沉降問題進行改善?；蚩赏ㄟ^設置沉降后澆帶的方式進行調整。

4.2 底盤結構出現裂縫問題時的處理

在大底盤多塔結構的設計過程中，裂縫問題的處理也十分的關鍵，由于此問題的出現頻率較大，技術人員需對其進行專業(yè)處理，避免加劇建筑整體結構的不穩(wěn)定性。一般來說，底盤結構出現裂縫的原因非常多，為避免底盤結構裂縫的出現，技術人員需對建筑主體的結構承載力與剛度進行合理設置，確保此環(huán)節(jié)滿足施工需要和設計需要。然后，在實際設計過程中，工作人員也可以通過柔性連接法將塔樓與底盤進行連接，最大限度的降低剛性連接次數，這種方式也能有效減少底盤裂縫問題的出現。在施工過程中，需確保相關的材料符合國家標準質量要求，避免因材料質量問題而造成嚴重的安全隱患，確保建筑結構的整體穩(wěn)定性和安全性。設計原則需圍繞這幾個因素進行，降低產生結構裂縫出現的概率。

4.3 增強結構整體強度

通常來看，大底盤多塔樓建筑的結構強度并不能完全達到設計需求和質量標準，導致此情況發(fā)生的原因可能在設計期間，并沒有進行充分的合理性考慮。所以，為確保此類問題能夠妥善處理和解決，設計期間專業(yè)人員可嚴格按照以下兩個方面展開設計作業(yè)。首先，設計之前需將塔樓、底盤結構的具體布局予以全面明確，嚴格按照對稱原則，將塔樓結構重心與底盤中心間距離設置為合理的距離；其次，設計人員也可通過提高底盤樓板的厚度及配筋數量，來提高結構的整體強度。

5 大底盤高層建筑結構實際實例

5.1 工程概述

某工程位于南方某城市，屬于辦公樓，高度為102m，層數為32層，其中，地下層數為3層，地上層數為29層，周邊有裙帶樓，其高度為50m，其中，辦公樓平面為正方形，裙帶樓平面為L形。業(yè)主方當前決定在辦公樓附近重新建設一座高度為90m，層數為23層的辦公樓，其形狀為平立面，在大小、風格與原有辦公樓保持一致。如圖2所示。

圖2 大盤多塔建筑

5.2 基礎設計方案

在查閱建筑方案后發(fā)現，新建的辦公樓項目與原項目的距離不超過5m，與鍋爐房之間的距離小于3m，因此，在設計地基基礎的過程中，需要在確保新樓安全的同時，盡可能消除對于周邊建筑安全的影響。具體表現為新樓基坑的開挖，容易使周邊建筑的一側卸荷，在出現這種情況后，辦公樓和鍋爐房可能會向另一側傾斜。而開挖深度過大，容易導致原有建筑物的基土發(fā)生位移，朝著基坑的方向傾斜。如果施工降水處理不達標，同樣會造成上述現象的發(fā)生。

5.3 設計思路

在經過詳細研究和考慮后，設計人員決定采用樁基礎設計方案，通過這種設計方法，在最大限度上控制新辦公樓項目的沉降，同時，還能使原有建筑物安全得到保證。在分析樁基沉降的過程中，所采用的計算方法為相互影響的計算方法，通過控制基坑開挖深度和采用一層地下室，使基坑開挖的難度降低，并減少卸荷對原有建筑物造成的不利影響。針對地下水問題，在地質勘查后發(fā)現，項目所在地地下水較深，故無需人工降低地下水，采取明溝排放的方法即可。

5.4 設計方案

基于上述設計思路，制定了設計方案，具體如下：第一，設置一層地下室，其標高為-4m～-4.5m。在施工的同時，還要按照規(guī)范對其底板進行驗證和計算。第二，建筑主體采用灌注樁，同時將卵石層作為持力層，其中，樁的長度為20m，樁徑為800mm，在計算后得知，單根灌注樁的承載力為2 800kN。第三，采用后注漿技術，以促進灌注樁承載能力的增強，試驗結果表明，這種方法的使用，可以使樁體承載力提升25%左右。值得強調的是，在施工的同時，還要對其進行承載試驗，并依據試驗結果，確定灌注樁的數量。

6 結 論

總的來看，相關人員在對大底盤多塔樓建筑的結構進行設計的過程中，設計人員需結合建筑平面布局的實際情況進行全面分析，并對此采取針對性的解決方案，將損失最大程度的降低。除了在設計過程中需要加以重視外，還應在計算模型的選擇方面加大重視程度，優(yōu)選計算模型，也能夠在很大程度上解決沉降問題。