多塔结构工程设计的探讨

摘要：随着我国建筑工程技术的飞速提升，多塔结构作为一种独特的建筑形式，被逐渐应用起来。不同于其他普通的几栋建筑之间无需考虑干扰的问题，多个多塔结构的建筑需要共同一个裙楼时，其水平力作用是相互影响的，因此在工程设计过程中，多塔结构的建筑设计有很多难点与要点。本文就多塔结构中的工程设计应注意的问题，从多塔结构的特征出发，阐述了其结构设计方法与一些支持。

关键词：多塔结构 大底盘 工程设计 抗震分析

多塔结构常被称为大底盘的多塔结构，是指结构不为一个整体，但存在独立成栋的情况，而因其可能出现共用一个大底盘裙楼的现象。与普通城市建筑不同，独立的普通建筑在设计与施工时不需要考虑两栋或者多栋建筑之间的互相干扰因素，而这种多个塔楼共用一个裙楼的情况则需要考虑到裙楼对于塔楼水平力的作用互相影响，所以多塔结构的建筑在设计结构时有很多需要考虑的因素。

一、多塔结构的简介。

随着城市的经济水平与社会的发展，大底盘结构的多塔建筑形式越来越多，而我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中也提出了相应的专门规定。人们对于城市建筑功能的需求推动着多塔结构建筑的广泛应用，其对于城市的影响也是非常重要的，随着应用的增多，其结构形式方面的一些理论分析也逐渐得到了关注。多塔结构的建筑就是指，包括大底盘与多塔两个部分组成的建筑，其结构主要有以下几种：

大底盘。从结构上来看，大底盘是支撑上部塔楼结构的重要部分，但其与塔楼之间还可以多种连接的关系存在。一方面，底盘与上部塔楼结构之间的竖向分布为间断性的，在连处采用的是转换层的方式来实现，这种结构主要被用在住宅修建中。大底盘常常会使用框架结构或者是布置剪力墙的框架结构来实现。另一方面，如果两者之间的结构竖向分布为连续的，这时的上部塔楼的竖向结构并没有形成顶部中断，而是呈一种连续的基础结构。

塔楼。塔楼是多塔结构中最主体的部分，与众多单体结构一样，可以分为钢筋混凝土结构、钢结构、以及钢筋与钢筋混凝土混合结构三种，而常用的结构的形式也可以分为框架、剪力墙、框筒以及筒体结构几种，对于多塔结构形式的建筑，在塔楼的刚度、质量两个方面必须完全一致，分为对称与不对称两种。

二、多塔结构工程设计的特征分析。

1、多塔结构的建模形式。

多塔结构建筑的建模方式，一般分为按照统一标准层建设和不同标准层建设两种，也就是通常说的共用標准与广义层两种。而同一多塔结构的两种建模方式，其后续分析计算的效率与结构是否一致，两者的引用范围与后处理文件又有怎样的区别都需要我们进行分析。针对共用的标准层建模形式，需要在SATWE的前处理中，对多塔结构进行补充定义。事实上，这个过程与单塔结构相类似，同一楼层号内的所有结构都按照同一个标准层来输入，组装时要按照标高，从上往下依次组装。

2、多塔结构的结构布置。

多塔结构的建筑主要有几个特点，首先在多个、多层建筑的底部，拥有连成整体的大裙房以此形成大底盘，当然也有无底盘裙房的多塔结构。而还存在多个塔楼只有地下室连载一起，而没有地表以上的大型底盘结构。还有的多塔结构带有大底盘，但结构在大底盘上某层时突然收紧，属于竖向不规则的结构，这种结构如果布置不当，很可能导致竖向刚度突然扭转。针对这样的情况，我国现行的相关规程中也有相关的措施来解决。一方面，可以通过使得塔楼与对应的底盘对称布置的方式，尽量减少塔楼与底盘的偏心情况来解决。另一方面，通过合理的抗震设计，按照规范来设计楼层，避免在地震中被破坏。为了保证多塔楼结构建筑的底盘与塔楼的整体作用，对于楼板应加强配筋构造，贯通板面的负弯矩配筋，且加强构造的措施，有效防止结构布置不当影响建筑。

三、多塔结构的具体计算要点分析。

1、多塔定义的重要性。

多塔结构的计算有很多要点，在进行整体的计算时，首先必须进行多塔的定义操作。因为对于多塔结构的风荷载计算、以及考虑分塔的地震作用偶然偏心等，都必须在多塔定义以后进行计算。尤其对于双塔结构的建筑来讲，多塔定义在风荷载的倒算中有着很大的意义，其定义影响着风荷载计算的准确性。其次，对于多塔结构的层统计参数分塔分层输出也需要特别注意。在对多塔进行定义后，通常分塔分层输出的层统计参数主要包括，位移比、剪重比、刚度比和楼层抗剪承载力比、以及框架部分的柱剪力等等。而分塔输出布置要实现结果的输出、方便结果的查看，对于各单体的平面构件布置不同时，没有定义的多塔结构计算结果将会是不正确的。

2、计算振型个数与结构体系的选择。

多塔结构的计算振型个数应依据国家规定的《高层建筑混凝土结构技术规程》，取值应大于15，且不小于塔楼数的9倍。但对于振型个数最佳的取值却没有一个特别的规定，事实上，由于多塔结构的振型复杂，高振型对于建筑物结构的内力影响较大，当建筑物的质量与刚度分布不均时，建筑物的结构扭转的振动反应相对增大，影响力就更为突出。

3、裙房层数与转换层的层号填写。

对于底盘楼层较多，上部塔楼高度不高的非典型多塔结构建筑而言，如果设计时输入了较高的裙房楼层号，则很容易出现剪力墙底部的加强区过高的现象。对于这种不合理的现象，可以通过输入0，再由程序按照规范计算的方式计算剪力墙加强区的高度，对于受理复杂的底盘定链接层以上，以及下一层的结构构件一并进行加强调整。而对于多塔结构设置有转换层的工程设计来说，则需要在参数中输入转化层的层号。层号指的是从结构的最底层开始，到自然层的号，为软件按照带转换层的建筑结构设计来确定剪力墙的加强区高度。当裙房的层数与转换层号所计算出来的剪力墙加强区高度不同时，软件会进一步对两者比较的大值进行内力调整和约束边缘构件设置操作。

4、周期比与位移比的计算分析。

对多塔结构的建筑工程进行周期比的计算，一般就是将多塔结构以近似分割的形式，切割成各个单塔结构，再分别进行计算，这种方式也就是我们常说的离散模型。与普通的周期比计算相似，各个单塔结构的周期比计算必须按照强刚性楼板假定来进行，还要考虑到楼板的实际情况来进行剪重比、刚度比以及楼层受剪承载力的计算。因为多塔结构自身的构建较多，所以其内力的小幅度变化也会对配筋的验算结论产生影响，因此，对于构建内力的分析以及配筋验算时的模型设计应尽量做到完整，应视楼板的具体情况来设计相应的弹性板或者弹性膜。

结语：事实上，对于多塔结构的工程设计还有非常多的因素要注意，为满足更多的功能需求，多塔结构的发展将会越来越好。而针对多塔结构存在的结构振型复杂、竖向刚度突变以及结构布置不当等问题，我们必须采取合理的措施，根据工程的实际情况，保证各环节的施工质量，与结构设计、建筑专业设计紧密结合，综合考虑各项影响因素，认真分析，提出合理、准确的设计方式，应用于工程建筑中，相信就能处理好多塔结构的众多问题，保证建筑的实用性。

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作者简介：景宇（1989.2～），男，贵州人，研究生学历，结构设计师，研究方向：建筑结构设计