大底盘多塔楼结构设计研究论文（精选8篇）
篇1：大底盘多塔楼结构设计研究论文
随着我国城镇化的不断推进，城市人口日益增多，为了满足居民的住房需求、生活需求，开发商纷纷进行房地产开发。但是因为城市土地资源匮乏，所以开发商在开发土地建设建筑时需要科学、合理的进行建筑结构设计，以实现土地资源的充分利用，并且最大限度的满足不同的功能需求。基于此，选择大底盘多塔楼结构方案是非常适合的，符合城市房地产开发需求[1]。当然，要想实现大底盘多塔楼建筑的良好建设，需要注意加强大底盘多塔楼建筑结构设计，否则将难以发挥大底盘多塔楼结构的作用。所以，科学、合理的进行大底盘多塔楼结构设计至关重要。
1工程概况
某小区建筑规划建设时确定用地范围全部开挖为地下室，设为地下车库和储藏室，即地下一层为地下车库，地下二层为储藏室。为了满足小区居住者生活需要，一层部分设为超市，多层沿街商业楼搭建两座，高层住宅搭建四座[2]。
篇2：大底盘多塔楼结构设计研究论文
3结语
随着我国城镇化的不断推进，城市人口日益增多，使得城市土地资源匮乏，所以开发商在开发土地建设建筑时需要科学、合理的进行大底盘多塔楼结构方案设计，充分发挥大底盘多塔楼结构的作用，提高土地资源的利用率，并且最大限度的满足不同的功能需求，使城市居民有一个良好的、舒适的居住环境。所以，科学的进行大底盘多塔楼结构设计，对于建设良好的建筑有很大作用。
参考文献:
[1]冯玉梅.关于高层建筑结构设计中大底盘、多塔楼、高位转换的设计要点及关键技术[J].城市建设理论研究(电子版)，(6).
[2]阮兴群，张玉明.大底盘多塔楼结构设计的几点体会[C].山东建筑学会建筑结构专业委员、山东土木工程学会工程设计及电算专业委员会学术交流会论文集.:193～196.
篇3：大底盘多塔楼结构设计研究论文
一、大底盘多塔楼高层建筑结构体系的特点与分类
大底盘多塔楼高层建筑结构是城市建筑发展的需求, 该种体系突出的特点是多个不同的楼房, 使用一个相同的裙房。这种体系能够将多个功能融为建筑中, 进而实现了建筑的整体功能性。这是大底盘多塔楼高层建筑结构显著的特点, 也是其最突出的优势, 但是这种建筑结构体系, 也有存在着明显的弊端, 即建筑结构竖向具有不规则性, 设计环节比较复杂, 要想达到预计的设计效果, 需要完成振型, 以便提高该种建筑的稳定性以及抗震性, 但是但从这两方面性能来讲, 这种建筑结构体系无论是稳定性方面, 还是抗震性方面, 与普通的高层建筑相比, 都比较差, 因此需要设计人员付出更多的心血。
该种建筑结构体系, 主要可以分为两大类, 第一类是将大底盘结构中最上层的楼板看作是多塔楼高层建筑的嵌固端, 一般情况下, 如果高层建筑带有地下车库, 则会选择该种形式的大底盘多塔楼高层建筑结构, 第二类是正好与之第一类不同, 顶层楼板并不设计成为嵌固端, 通常而言, 高层建筑中下部裙楼被用作商场或者综合性比较强的高层建筑中会应用这种形式, 第二类与第一类相比, 更为复杂, 需要设计人员作出精细地计算, 并且将以实际的论证, 否则极其容易出现误差, 导致安全事故。
二、大底盘多塔楼高层建筑结构的设计要点
因为大底盘多塔楼高层建筑结构体系不同于其他类型的高层建筑结构体系, 相比而言, 这种结构体系工程量大, 技术含量高, 而且无论是长度, 还是宽度, 普通的高层建筑物都无法比拟。为了达到大底盘设计的目标, 在塔楼设计时, 往往呈现出不对称的现象, 而且这种不对称对设计人员来说是需要解决的一大难度, 但是使整个高层建筑设计方案更为科学有效, 其可靠性更强, 除了上述问题需要解决外, 还应该注意以下几点:
1地基不均匀沉降的问题。大底盘多塔楼高层建筑结构的塔楼位置, 楼层数比较多, 而且高度也非常高, 因此其相对应对地基需要承载更大的荷载, 而该结构大底盘的位置, 楼层数比较少, 高度也相对比较低, 因此其相对应的地基需要承载的荷载也就比较小, 也正是因为如此, 该结构体系存在着比较严重的地基不均匀沉降的问题。为了解决这个问题, 设计应该做到以下几点:第一, 利用不同的方法将其沉降量以及沉降差计算出来, 至少选择两种以上的方法, 以此提高其计算的准确度;第二, 设计人员需要依据计算结果来采取相应的措施, 即:放或者抗, 放就是在高层建筑塔楼与大底盘分界的地方进行后浇带的设计, 以便更容易观察这两个建筑位置存在的沉降量以及沉降差, 等到塔楼以及大底盘的位置沉降处于稳定状态时, 对其进行计算, 并且采取封闭沉降后浇带的方法, 这种方法只需要使用比较少的配筋, 但是如果利用这种方法则需要更长的时间来达到沉降的目的, 这会延长施工周期, 而且因其结构设计并不简单, 非常不利于现场管理, 因此一般而言, 施工单位都不会使用这种方法。而抗就是指在天假陪金的基础上, 再添加钢筋, 以此使建筑构件剪力得到有效的提高, 避免沉降差带来的不良后果, 与此同时该需要考虑到建筑结构中其他构件所带来的不良影响, 这种方法不需要过长的时间即可达到均匀沉降的目的, 但是唯一的不足是成本花费比较大。
2精选建筑材料。大底盘多塔楼高层建筑结构体系需要精选建筑材料, 尤其是地下室部分, 所使用的混凝土强度达到C30, 此外, 水泥用量也不宜过多, 保持在250Kg即可, 如果没有特别要求的情况, 一般不会选择使用矿渣水泥, 如果有规定要求, 或者水泥的性能为未能满足要求, 可以适当的添加一定量的粉煤灰, 避免混凝土结构出现水化热, 以此保证混凝土结构不会出现裂缝。
3设计与施工有机结合。在设计时, 构件受力的计算十分重要, 与此同时, 预防裂缝也十分关键, 有些结构的特殊部位则需要添加钢筋, 上述这些设计人员人员都需要做好, 以便为顺利施工奠定基础, 在浇注底板时, 应该一次性完成, 并且在基坑中降水, 一直到底板下5m, 施工期间, 应该设计后浇带, 顶板与侧墙的位置可以不连续, 侧墙与后浇带之间大约相互30m即可, 而顶板与后浇带之间的差距应该保持在55m左右。墙体与柱子连接部位宜插入长度1500-2000mm, 由8-10的加强钢筋, 插入柱子200-300mm, 插入边墙1200-1600mm, 其配筋率应提高10%-15%。楼板宜配置细而密的构造钢筋网, 钢筋间距宜小于150mm, 配筋率宜为0.6%左右;现浇补偿收缩钢筋混凝土防水顶板应配置双层钢筋网, 构造钢筋间距小于150mm, 配筋率宜大于0.5%。
4抗震设计方法。动力时程分析法。由于构件及楼层的屈服模型和退化规律非常复杂, 高层结构的弹塑性时程分析还处于研究阶段。目前工程设计中应用较多的是结构的弹性时程分析, 对于多塔楼这种复杂结构, 由于自由度很多, 加之在进行逐步积分时积分次数很多, 按空间模型进行动力积分计算量比较大, 目前只有一些结构的通用分析软件可用, 而结构工程设计软件则采用的是基于“平面分块元限刚假定的层模型, 层模型刚度矩阵的阶数很低, 相应的计算量也很小, 每步的积分计算速度很快”。在弹性阶段, 可采用基于振型分解的时程分析方法。
结语
综上所述, 可知因为大底盘多塔楼高层建筑的稳定性以及抗震性与普通的高层建筑相比, 比较差, 而这两项性能对高层建筑来说, 十分重要, 因此需要设计人员将重点放在这两方面, 以此保证高层建筑的安全性。
摘要：大底盘多塔楼高层建筑结构现已经被广泛的应用在建筑设计中, 这种结构体系最大的优势就是能够将建筑功能发挥到最大, 其综合性更强, 但是需要解决的问题也比较多。本文主要通过对大底盘多塔楼高层建筑结构体系的特点与分类的介绍, 进而探讨了该建筑结构体系的设计要点, 仅供交流。
关键词：大底盘多塔楼,高层建筑结构,设计,分析
参考文献
[1]李秋波.多塔大底盘结构设计体会[J].浙江建筑, 2007 (08) .
[2]李慧, 张志公, 杜永峰.大底盘多塔楼结构基础隔震非线性时程分析[J].兰州理工大学学报, 2007 (01) .
篇4：大底盘建筑的结构设计与施工
【关键词】大底盘；设计原则；结构处理
在我国经济发展的过程中，建筑行业的发展速度得到了十分明显的提升，而建筑自身的结构形式也不再受技术和理念的局限，其多样性越来越强，在建筑工程建设的过程中，大底盘结构成为了一种应用十分广泛的结构形式，在建筑工程建设的过程中，应用大底盘结构可以使得建筑本身的稳定性更强，此外其还有很多其他方面的优势，因此，必须要采取有效的措施，保证该结构的设计质量和设计水平。
1、设计的原则
1.1防水设计水位与计算地下水位。防水设计水位在计算的过程中需要非常充分的考虑到地下水或者是地表水会在建筑施工过程中所出现的最不好的情况，以及在这一过程中其自身产生的非常明显的变化，防水设计水位通常都是广泛的应用在地下工程的防水设计和计算当中。地下水水位通常是使用在两种比较极限的状态计算当中，防水设计的水位和计算地下水水位和计算地下水位都和地下水的最高水位有着非常密切的联系，地下水的水位会随着地形和地势的变化而产生一定的变化，同时挖方和填方施工、生产过程以及防水系统实际的运行状态也会对地下水的水位变化产生重大的影响。
1.2抗浮设计水位。抗浮设计水位会受到众多因素的影响，水位的标高一直处在变化和波动的状态当中，在设计的时候，设计人员必须要充分的考虑到建筑结构自身的应用情况对其进行处理，此外还要对当地的自然条件资料进行全面的分析，连通设计人员一起制定出一个相对比较科学的抗浮水位。根据设计的基本标准和要求，地下水抑或是地表水对结构主体的托浮力以及最高水位都有较为显著的影响，但是水位的数值和抗浮设计当中的水位数值不是一个指标，这主要是由于水池类的建筑物底板不但会承受一定的浮力，同时也会承受自重和水池之内一定的荷载。在地下车库的抗浮设计当中，一定要合格排水设计有机的结合在一起，此外，还要充分的对当地可能出现的最高地下水水位予以准确的预测，地下水的来源主要有两个，一个是地表水，一个是雨水。因此，在设计的时候，一定要对建筑周围的地下水予以充分的考量。大底盘区域的地下水水位能够满足设计的相关标准和要求。即地下水水位相对较低的情况下，在计算浮力的时候应该从室外地面以下一米的高度来计算。这是因为地下水水位受季节影响比较明显，因此必须要考虑到这种变化对设计效果所产生的影响。
1.3纯地下室顶梁板设计。在纯地下室顶梁板设计的过程中，必须要采取有效的措施对消防荷载的数值加以严格的控制，此外还要做好普通荷载的控制工作。在考量消防荷载的过程中是不需要考虑地震作用的，而如果考量正常荷载的时候就应该考虑地震作用的影响。此外，在设计中还要对配筋加以重视。
2、大底盘的结构的施工措施
（1）施工方案。在施工方案设计的过程中对每个需要计算的单元都需要按照相关的要沿着两个方向，每隔30m就设置一道变形后浇带，这样就可以将混凝土收缩应力对结构的影响降到最低的水平，此外在地下室顶板和外墙混凝土的内部加入适量的膨胀剂、防水剂和复合抗裂防渗纤维，同时还要在这一过程中保证混凝土搅拌的均匀程度。不断强化混凝土材料中相关介质的连续性和均匀程度。这样也就有效的改善了混凝土自身的抗裂水平，混凝土的脆性也得到了十分有效的控制，从而使得混凝土表面当中的一些裂缝明显的减少。（2）施工。在施工的过程中，一定要采取有效的措施对混凝土的配合比和坍落度予以有效的控制，此外，为了更好的控制混凝土的收缩变形，一定要在这一过程中编制一套比较科学的混凝土养护规划。在拆模之后混凝土周围的相对湿度最小应为80%，在这一过程中还要重视储水养护环节。针对大体积混凝土，在对其进行评定和验收的过程中，应该采用60天的后期强度，同时还要保证在施工彻底结束之后，其实际的强度必须要在设计强度的1.2倍之内。在工程施工建设期间，地下水的控制也是非常关键的，在地下室顶板工程完工之前，一定要保证控制水位在地下室底板之下，在地下室顶板和后浇带施工工作完成之后，但是还没有进行顶板覆土施工的时候，应该根据实际的情况来减少抽水台班，对水位进行严格的控制，只有在顶板覆土和沉降后浇带施工彻底结束之后才能停止抽水。（3）高层单体和地下室中间的位置应该设置后浇带，等到主体封顶30天之后再用比设计标号高一等级的混凝土材料完成浇筑施工，因为人工挖孔桩在施工的过程中主要是以端扩大头的承载力为主要的目标，同时在单桩承载力相对较大的情况下，一定要按照相关的规范采用静载荷试验来确认其自身的承载力，堆载的时间过长，就无法很好的满足工程在进度上的需要，在寻求了专业部门的建议之后，在桩孔施工完成之后进行验收，在混凝土浇筑施工之前还要在柱的底部设置压力盒，等到混凝土的强度达到要求之后，使用设备对桩体的承载力予以测定。（4）混凝土的配合比坍落度控制。为了更加有效的对混凝土收缩变形予以更加有效的控制，一定要在施工的过程中制定一个相对比较科学和完整的混凝土养护措施，拆模之后，混凝土周围环境一定要达到相应的标准和要求，此外在混凝土设计的过程中一定要将其强度控制在合理的范围之内。（5）合理的选择桩基。科学合理的去选择桩基的形式一方面能够很好的解决建筑竖向荷载相对较大的问题，同时在这一过程中也考虑到了单层车库的抗拔能力，此外，其也大大的减少了高层建筑基础的埋藏深度，而主楼的地基持力层主要材料是中风化粉砂石泥岩，所以其自身的沉降量并不是很大，这样也就使得结构的安全性和稳定性都得到了显著的提升。
3、结语
当前，我国的建筑行业在发展的过程中，建筑自身的形式已经朝着多样化的方向发展，以往没有出现的建筑形式也出现在了很多当今的建筑当中，而在这之中，大底盘建筑就是非常重要的一种形式，在这种结构设计的过程中存在着一定的复杂性，因此，要想更好的提升设计的质量和水平，必须要全面的考虑，提高结构设计的科学性和合理性。
参考文献
[1]程懋堃主编.高层建筑结构构造资料集[M].中国建筑工业出版社，2005.
篇5：大底盘多塔楼结构设计研究论文
1各塔楼质量及侧向刚度宜接近;相对底盘宜对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%。可利用裙楼的卫生间、楼电梯间等布置剪力墙或支撑。剪力墙或支撑宜沿大底盘周边布置，以增强大底盘的抗扭刚度。
2转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内;未能避免时，应有必要的加强措施。
3塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密;剪力墙宜按本规程第7.2.12条的规定设置约束边缘构件，
4大底盘多塔楼结构，宜按整体模型和各塔楼分开模型分别计算，整体建模主要计算多塔楼对大底盘部分的影响，分塔楼计算主要验算各塔楼结构扭转位移比，并应符合本规程第4.4.4条的有关要求。
篇6：大底盘多塔楼结构设计研究论文
1 工程概况
本工程由地上17栋4层别墅、地下1层车库和商业组成, 结构形式为部分框支抗震墙结构, 总建筑面积约8万m2, 由于周边临街商业存在开敞面以及部分别墅因下部商业需要采用局部转换, 结构在车库顶板无法形成嵌固端, 根据建筑功能要求以及结构平面尺寸, 整个车库、商业内部设置两道结构缝, 划分为三个大底盘 (每个底盘上部有5个~6个别墅塔楼) 。每个底盘东西长160 m, 南北宽60 m。建筑单体与车库关系平面图见图1。
2 施工中易出现的问题
三个大底盘车库平面尺寸160 m×60 m, 按照GB 50010—2010混凝土结构设计规范第8.1.1条规定:框架结构埋土情况伸缩缝最大间距为55 m, 该项目每个大底盘东西方向长度160 m, 远超规范要求。原设计结构在长度方向设置施工后浇带 (如图2所示) , 同时车库顶板楼板钢筋双层双向拉通设置, 作为超长结构的加强措施。由于营销时间节点要求, 整个项目在施工过程中被划分为比较零散的施工节点。大底盘1作为销售展示区施工进度需要提前, 大底盘2, 3按照正常施工安排进行。时间节点的重新安排和施工工期的压缩, 造成现场施工过程中出现了一些问题, 具体如下:
1) 为配合营销进度和现场车辆通行方便, 施工单位未按照设计图纸位置预留施工后浇带 (原设计考虑施工后浇带柱距内可以作为施工通道) , 造成现场预留钢筋位置的不统一, 局部梁板预留钢筋位置、预留钢筋长度与设计存在较大的差异 (原设计后浇施工带钢筋为中间梁跨中位置, 预留长度:梁上部钢筋长度为梁跨度的1/3) , 现场预留钢筋位置多为梁贴近柱边支座处且钢筋长度较短, 未达到设计要求。
2) 现场施工进度按照展示区别墅和车库 (大底盘1) 、非展示区别墅和车库节点划分, 大底盘1车库顶板施工覆土完成后, 施工单位计划将大底盘1车库顶板作为大底盘2, 3的重车施工通道 (混凝土搅拌车以及重载运土车等) , 大于原设计车库顶板荷载取值 (原设计车库顶板活荷载5 k N/m2, 施工重车活荷载30 k N/m2) , 原设计梁板配筋不满足施工要求。
3) 原设计要求后浇带混凝土浇筑时间为带两侧梁板混凝土浇筑后45 d施工, 45 d的间隔时间无法满足景观要求, 提前浇筑后浇带混凝土降低了后浇带在超长结构中的加强作用。
4) 由于施工现场过于追求进度, 造成后浇带处预留梁板钢筋出现大量的锈蚀现象, 部分锈蚀严重的钢筋已经减小了钢筋的有效受力面积, 对于结构的耐久性、钢筋与混凝土的粘合效果、钢筋有效受力面积均造成了影响。
5) 现场施工过程中由于地下车库进度不一致且工期紧张, 容易造成先施工的区域与后施工区域间出现临时基坑边坡 (两个区域交接施工缝一带) , 带来施工安全隐患。
3 大底盘多塔楼结构施工的改进措施
针对上述大底盘施工过程中易出现的问题, 提出几点注意事项和改进措施作为施工过程中参考和指导:
1) 项目施工之前, 施工单位、业主营销方应当提前编排好施工节点安排, 反馈给设计单位进行复核计算, 便于设计方在施工通道位置处梁采用小直径钢筋进行设计 (小直径预留钢筋易于弯折, 便于留出施工通道宽度) , 加宽后浇带设计宽度 (常规设计后浇带宽度0.8 m~1 m) , 可以参照膨胀加强带宽度进行预留2 m。同时车库顶板梁板混凝土掺加膨胀剂 (限制膨胀率0.03%或更大) , 降低后浇带浇筑时间过短造成的不利影响。
2) 针对施工方提前给出的车库施工通道, 设计加强车库顶板通道位置的梁板 (按照施工重车轮压数值增加活荷载取值) , 避免后续施工过程重车超载对结构梁板形成安全隐患。
3) 梁板柱混凝土浇筑之前, 提前对于预留钢筋进行封闭保护处理, 待后浇带混凝土浇筑前检查核对钢筋有无锈蚀, 针对出现锈蚀的钢筋分情况处理 (表面出现浮锈的钢筋直接打磨浮锈;深度锈蚀钢筋打磨后根据受损情况出具钢筋补强措施) 。
4) 针对施工过程中不同区域交接处出现的临时边坡, 施工前需要核对勘察资料, 分岩土属性进行修坡率封闭处理 (临时边坡常规坡率取值:岩质边坡坡率1∶0.75, 土质边坡坡率1∶1.5。修坡完成后坡面进行喷浆封闭处理) , 在坡顶坡底设置变形监测点同时坡顶不能出现附加载现象。
5) 针对工期要求紧张的施工项目, 提高大底盘顶板的板配筋率 (0.25%) 且板钢筋双层双向拉通配置 (钢筋采用延性较好的热轧钢筋) , 降低裂缝的风险, 同时适当加大后浇带边缘位置框架柱配筋, 防止出现后浇带梁增设加强筋后的“强梁弱柱”现象。
大底盘施工现场见图3。
4 结语
大底盘多塔楼的结构形式目前应用越来越广泛, 项目施工前业主、施工、监理、设计几方应多进行沟通交流, 提前考虑施工通道对设计和施工带来的影响, 避免后续施工过程中出现荷载超值以及钢筋预留不满足要求等现象, 同时施工单位提前处理基坑施工过程中出现的临时边坡, 减少后续施工过程中的安全隐患。
摘要：以某多层别墅小区为例, 对大底盘多塔楼结构施工过程中的重难点进行了分析, 探讨了施工过程中容易出现的一些问题, 针对易出现的结构平面超长、塔楼较多等现象提出了相应的处理措施, 为大底盘多塔楼结构施工提供了技术支撑。
关键词：大底盘多塔楼,结构,车库,钢筋
参考文献
[1]GB 50007—2011, 建筑地基基础设计规范[S].
[2]陈跃庆.地基与基础工程施工技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.
[3]柯安.谈大底盘多塔楼高层建筑结构[J].工程建设与设计, 2012 (7) :68-70.
篇7：大底盘多塔楼结构设计研究论文
高层建筑的施工时, 建筑的质量很大程度上取决于建筑结构的设计, 特别是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计时, 涉及到的内容有地下室设计、基础设计等等, 一旦有一个环节出现问题, 则会影响到建筑的质量, 所以, 做好建筑结构设计有着十分重要的意义。
2 高层建筑结构大底盘多塔结构设计体系概述
2.1 大底盘多塔结构特点
2.1.1 大底盘与上部多塔变形的协调性
一般位于大底盘多塔结构底部的大底盘会被用作商用, 而上部则作为住宅或者其他用处, 所以上部的多塔部分一般会在大底盘的顶部出现内收的情况, 平面刚度则会发生突变。此外, 由于多塔部分一般为剪力墙, 因此, 大底盘部分要对墙体进行加厚, 或者增加墙的数量, 防止出现竖向的刚度突变。为了确保大底盘跟各塔之间的变形相互协调, 则需要将结构转换层设置在大底盘的顶层, 并将大底盘的顶板当作是多塔结构的嵌固端。在布置大底盘顶层楼板钢筋时, 要进行通长布置, 并同时考虑到温度、收缩以及刚度的实际需求。
2.1.2 综合体结构类型多样性
大底盘的多塔高层建筑的结构类型多种多样, 常见的多塔结构有带缝多塔结构、无裙房多塔结构、复杂多塔结构。双塔连体结构跟大底盘多塔半结构之间存在着一定的区别, 前者需要轴线对称, 或者基本对称即可, 而大底盘多塔高层建筑结构对于对称的要求则更高, 比较的独特, 一般会体现在建筑结构的功能以及设计者的理念上, 因此, 进行底盘多塔高层建筑结构以及动力性能设计时要严格要求。
2.1.3 大底盘、多塔间竖向构件不规则性
大底盘建筑结构的多塔部分出现内收时, 结构竖向刚度会发生变化, 导致结构有薄弱的部位出现, 因而设计建筑结构时, 要注意加强此部的结构。多塔结构振型较为复杂, 且质量和刚度的分布都不够均匀, 因而各塔楼结构的平面布置以及结构的类型尽可能的保持一致, 减小综合体质心和刚心之间的距离, 以减小结构扭转的效应。进行抗震设计时, 由于塔楼层高较低, 易于发生结构竖向刚度的突变, 形成薄弱的部位, 因而不宜在底盘屋面的塔楼内设置带转换层。同时, 还要注意多塔裙房链之间连接的屋面梁的加强, 各塔楼跟裙房连接的部位的外围柱以及剪力墙从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内要特别的加强, 即适当的提高柱纵向钢筋的最小配筋率, 柱箍筋在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密, 剪力墙宜按规范设置约束边缘构件。
2.2 大底盘多塔高层建筑结构设计分类
设计大底盘多塔高层建筑时, 一般将建筑结构分为两种类型: (1) 上部多塔楼的嵌固端以大底盘结构顶层楼板为主, 此结构一般以带有地下停车位的住宅小区为主。 (2) 不将大底盘作为上部多塔结构的嵌固端。此结构一般会当作是商用楼, 这也是较多的地下车库或者商业建筑在设计好大底盘顶层后, 会在上部开设抗震缝, 并将其设计成多塔楼。
3 高层建筑大底盘多塔结构设计的要点
3.1 做好基础设计
3.1.1 确定好桩型和桩端持力层
设计基础时, 要先确定好桩型以及桩端的持力层, 一般使用的钻孔灌注桩的直径要大, 并将中风化岩当作桩端的持力层, 当桩端的持力层超过钻孔灌注桩的直径时, 则可以在桩端进行压密注浆, 可以减少桩端持力层不同而出现的差异沉降。桩径根据其荷载的大小, 桩的受力类型以及沉降进行计算分析, 一般使用∮800、∮1000和∮1200大直径的钻孔灌注桩, 桩身使用的混凝土强度等级为C30, 抗拔桩通长配筋。
3.1.2 设计基础底板
进行基础底板设计时, 塔楼主要使用筏形平板式为2.3m, 其余的部分均使用柱下独立承台作为基础塔楼筏形平板式基础与柱下独立承台基础, 以及独立承台相互之间设地梁纵横连接, 同时配以基础底板。为了能够减少混凝土收缩的应力以及温度应力, 地下室底板以及顶板则使用C35补偿收缩性混凝土, 可以适当的提高配筋率, 并将7条通长后浇带设置荷载差异较大的部位, 完成主体设计后要进行封闭, 减少不均匀沉降带来的附加应力。塔楼的筏形平板则采用“弹性支座板法”进行计算和分析。
3.1.3 设计超长地下室结构
设计地下室较长且深度较深的高层建筑结构时, 此类结构竖向的荷载相对较小, 因而要与工程的实际情况进行结合, 施工时可以使用“一桩三用”的施工方式进行, 而“一桩三用”一般是指利用基坑围护桩, 不同的极端使用不同的施工方法, 即人防地下室外墙、受力工程桩、基坑围护, 经济效益极其显著。设计地下室塔楼的核心筒时, 要注意核心筒墙体会有大量的风、水和电气管道穿越, 为了确保结构的安全以及设计的合理性, 则需要综合布置各种管道, 并专门的布置核心筒的削弱部位, 做好增强设计。
3.2 结构设计的要点
3.2.1 大底盘与上部多塔结构沉降差异
一旦大底盘高层建筑的地基出现不均匀的沉降, 则相关技术人员要立即进行处理, 具体可以采取以下几点措施:
(1) 对主楼基础进行强化, 对裙房基础进行弱化
在不设置永久沉降缝的前提下, 由于主楼和裙房之间的荷载差异较大, 所以要对刚度进行调平, 使用不同的基础形式, 对主楼跟裙房之间的沉降差进行调节, 减小基础出现不均匀沉降的程度, 以便实现安全经济的设计目标。
(2) 设置沉降缝
可以在主楼以及裙房的交接部位设置一道永久的沉降缝, 并分开主楼和裙楼, 使其独立, 更好地消除主楼以及裙房发生不均匀沉降时产生的沉降差, 但此做法必定会对建筑的里面效果产生影响, 并影响到建筑的防水以及基础施工, 使得工程的成本有所增加。
(3) 设置沉降后浇带
按照《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关要求标准, 可以每隔30~40m进行沉降后浇带的设置, 一般后浇带的宽度为0.8~1.0m, 后浇带会贯通顶板、底部以及墙板, 通常在柱距三等分的中间部位设置后浇带, 同时增设附加的防水层。与此同时, 要尽可能避开楼层楼梯、洞口, 而在实际施工中由于设置沉降缝会影响到地下空间的使用功能, 则不予使用设置沉降缝。后浇带施工耗费的时间较长, 耗费多, 施工难度高, 却不会影响到地下空间的使用功能, 所以此方法的应用范围还比较广泛。
3.2.2 大底盘多塔结构计算方法分析
设计大底盘多塔结构计算时, 分析的难点在于大底盘多塔结构较为复杂, 受力特点跟一般的高层结构相比要复杂的多, 所以要对多塔之间的变形影响进行充分考虑, 一般应先对单塔的刚度指标进行单独的分析, 而对于刚度较为相近的单塔可以组合建模分析, 刚度差异较大的单塔则需要分开进行计算, 防止计算软件失真而导致结构出现安全隐患。
(1) 大底盘结构的分类
建筑的使用功能不同, 布置大底盘结构也不同, 常见的集中大底盘结构如下所述:
(1) 带裙房的大底盘多塔结构, 其主要包含有大底盘、上部多塔以及附属裙房部分。
(2) 不带裙房的大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔。
(3) 带缝大底盘多塔结构其主要包含大底盘、上部多塔, 同时附属多塔间设缝, 各结构单元要保持相互独立。
(4) 复杂大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔, 带转换层或与其他结构类型相互结合。
(2) 大底盘多塔结构体型分类
(1) 紧凑型
所谓的紧凑型主要是指多塔跟多塔结构之间间隔的距离较小, 向下分隔时按照45°进行划分, 并且各自塔的45°线之间会相互交叉, 具体见图1。
(2) 分散型
分散型主要指多塔跟多塔之间间隔的距离较大, 向下分隔时按照45°进行划分, 并且各自塔的45°线之间不会出现交叉, 具体见图2。
(3) 大底盘多塔结构建模分类
(1) 离散模型
可以将带缝的大底盘多塔结构进行多塔分列, 并对各塔进行分割, 分割时要从大底盘的顶面沿45°线方向进行斜切, 并与结构底板处进行相交, 45°线范围内为独立模型, 并切除其余部分。
(2) 整体模型
对于紧凑型的大底盘多塔结构而言, 其顶面的结构会内收, 并且45°线相互交叉, 特别是受到地震作用后, 在地震作用下, 各塔与各塔之间会产生相互作用, 因此利用分散型大底盘多塔结构进行建模时则不跟实际的受力情况相符, 此时要按照相关的规范要求, 补充其他的计算方法, 比如静力弹塑性分析、动力时程分析。
4 结语
总而言之, 大底盘多塔高层建筑结构的功能多且复杂, 对于建筑设计的要求较高, 因此, 设计此类建筑结构前要全面的进行考量, 不但要严把质量管, 还要加强管理设计过程中的每一个细节性的问题, 确保大底盘多塔高层建筑设计更具有合理性、规范性和经济性。
参考文献
[1]唐芳.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建设理论研究, 2014 (15) :36.
[2]韩晓飞, 骆伟.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建筑, 2015 (6) :62.
篇8：大底盘多塔楼结构设计研究论文
随着高层建筑结构的发展,大底盘多塔连体高层建筑结构因其具有结构形式新颖独特、建筑功能多样化等优点,已经被工程技术人员和多数业主广泛采纳和接受。由于大底盘多塔连体高层建筑特有的结构形式,外力作用下的结构受力性能极其复杂[1],且主要表现在以下几个方面:结构大底盘与多塔连接处刚度发生突变,容易产生应力集中;塔楼之间因架空的连接体而产生力与变形的协调作用;塔楼的独立性使得整体结构受力复杂,振型多变,平扭耦连严重。
本文采用有限元分析软件ETABS[2],利用振型分解反应谱法分析并总结了连接体参数变化对大底盘三塔连体高层建筑结构算例模型的抗震性能规律的影响;同时根据所得结论对大底盘多塔连体高层建筑结构的合理布置、地震反应分析方法、工程构造措施等方面进行探讨。进而为该结构形式能更安全、经济、合理地运用于工程实践,提供有利保障。
2 结构模型及分析参数
本文所研究的大底盘多塔连体高层建筑结构的多塔数目均为三塔,该建筑结构形式为框架剪力墙结构,部分剪力墙落地。结构总层数为22层,总高度为74m。底部裙房为1~4层,在第3层设置转换层。裙房层高为5m,其它层高为3m,在第18~19层设置连接体使三个塔楼相连。将上述分析模型定义为算例模型1,结构模型及平面布置见图1、图2。其中,图1为结构三维模型图;图2为结构底部裙房平面和结构连接体楼层平面布置图。对于结构模型各构件的具体信息见表1。
为了对比分析结构在不同连接体参数变化下对结构动力特性和结构抗震性能规律的影响,根据结构模型算例1的结构形式,文中在软件ETABS中共建立了5个对比的算例模型,其中包括:
不存在连接体的模型算例2;不同连接体层数的算例模型3和4;不同连接体位置的算例模型5和6。5个算例模型的具体异同信息见表2。
在ETABS软件建立结构分析模型时,结构的振型数设定为27个;结构抗震设防烈度为7度(0.1g),场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组。
3 数值模拟与分析结果
3.1 连接体设置对结构抗震性能的影响
1)结构动力特性分析
对算例1和算例2建模分析,由周期、振型及振型质量参与系数的计算结果可知:地震作用下,带有连接体的大底盘多塔结构,由于上部连接体的作用,使得结构整体性和稳定性比无连接体结构更好,结构受力更加协调,其第1~3阶为结构主要振型,且前三阶振型分别为沿y向和x向的平动,第三阶为绕z轴的扭转,前三阶振型质量参与系数达到90%以上,见表3、表4。而对于无连接体的多塔结构由于各塔楼之间相对独立,使得结构受力复杂,结构振型变化规律复杂,高阶振型对结构动力特性影响严重。“结构扭转为主的第一自振周期Tt与以平动为主的第一周期T1之比”[3],即扭转效应系数,见表5,无连接体的结构扭转效应比有连体结构大15%,且严重超出文献条文规定的扭转效应不大于0.85的要求。
2)结构地震反应分析
在x向和y向地震分别作用下,由于连接体的设置使得结构在x和y向的楼层地震剪力在大部分楼层均有所增大,且两个方向的最大剪力增大幅度分别为7.72%和20.47%。设置连接体的结构从第3层转换层到19层连接体层,楼层剪力大于未设置连接体结构,该现象说明连接体的设置使得结构整体性变强,结构刚度特别是设置连接体楼层处结构刚度增大,从而吸引了更多的地震作用。由于连接体的作用结构整体性增强,结构各楼层剪力和楼层弯矩发展缓慢,变化稳定。如图3、图4所示。
x向地震作用下,设置连体的结构与没有设置连体的结构相比,结构层间位移角明显减小,连接体的加入使得上部结构的抗侧能力明显增强。y向地震作用下,结构只在设置连接体以上楼层的层间位移值小于未设置连接体的结构。如图5所示。
同时,由两个算例的计算结果可知,连接体的设置使得结构在两个方向的最大位移比仅比无连接体降低0.68%,所以连接体的设置对楼层位移比基本没有影响。
3.2 连接体层数变化对结构抗震性能的影响
1)结构动力特性分析
对算例1、3和4建模分析。由周期、振型及振型质量参与系数的计算结果可知:随着连接体层数的增加结构周期降低,见表6。对于三个算例结构,前三阶振型为结构的主要振型,且分别为沿y方向和x方向的平动以及绕z方向的扭转,见表7。连接体层数每增加一层结构扭转效应系数值降低值仅为0.1%,故连接体层数的增加对结构扭转效应几乎没有影响,见表8。
2)结构地震反应分析
x和y向地震作用下,由于连接体层数的增加,结构楼层地震剪力和弯矩均有所增大,但增加并不明显,见图6、图7,最大值增大比例见表9。
x和y向地震作用下,随着连接体层数的增加,结构层间位移角减小,特别是x方向的层间位移角最大值,3层比2层连接体结构减小值为26.07%,而4层连接体结构比3层减小20.11%,见图8。此外,计算结果表明,随着连接体层数的增加,x向和y向地震作用下,结构位移比无明显变化。
3.3 连接体布置位置对结构抗震性能的影响
1)结构动力特性分析
对算例1、5和6建模分析。由计算结果可知:连体位置降低使得结构第一、第二周期降低,见表10。对于三个算例结构,前三阶振型为结构的主要振型,且分别为沿y方向和x方向的平动以及绕z方向的扭转,见表11。随着连接体位置越靠近底部楼层,结构扭转效应越大,算例5和6的扭转效应分别为算例1的1.06和1.1倍,见表12。
由于连接体楼层刚度很大,随着连接体位置的逐渐下降,地震作用下,其相应楼层内力有所增大,见图9、图10,同时楼层内力最大值的增大也十分明显,具体数值见表13;
x和y向地震作用下,由于连接体处结构楼层侧向刚度大,设置连接体的位置可以有效降低结构在该处的层间位移角值,见图11。且最大变化值见表14。
随着连接体位置的降低,x和y向1~4层底部裙房的位移比逐渐减小而其他结构楼层位移比并无明显的变化规律。
4 结论
采用有限元分析软件ETABS,利用振型分解反应谱法分析了大底盘多塔连体高层建筑结构算例模型的抗震性能规律。得出结论如下:
连接体的设置增强了结构整体稳定性和结构上部抗侧能力,使得结构周期增大,平面扭转效应明显降低,减弱了高阶振型对结构受力的影响,使得结构受力合理;然而连接体层数的增加,对结构动力特性无明显影响,但是增强了结构整体性,加大了连接体楼层和大部分楼层的内力和结构抗侧刚度;同时,随着连接体位置的降低,塔楼的相对独立性增强,使得结构整体性变弱,结构平动周期降低,平面扭转耦连现象严重,受力复杂,高阶振型影响严重。在工程设计中,应尽量在较高楼层位置设置适当层数的连接体,以此增强结构上部楼层整体性,减轻结构受力和变形的不合理性。
通过对不同参数的大底盘多塔连体高层建筑结构的分析均表明,结构层间位移角的最大值均出现在第二层,即结构的抗侧能力的最薄弱层为转换层的下一层,故在对结构进行抗震设计时应对该层的抗侧刚度进行适当的加强。
参考文献
[1]沈蒲生.多塔与连体高层结构设计与分析[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]北京金土木软件技术有限公司、中国建筑标准设计研究院.ETABS中文版使用指南[M].北京:人民交通出版社,2004.