带底盘双塔的高层建筑结构设计实例探讨

朱锦鹏

摘要：本文笔者将结合具体的住宅综合楼施工实例，简要探讨了带底盘双塔的超限高层建筑结构的结构布置、计算分析、构造措施等，并提出了相应的设计建议。希望能对类似工程起到借鉴作用。

关键词：带底盘双塔；超限高层；结构设计

引言

随着不断发展的城市化进行，逐渐出现越来越多的高层建筑物。本文结合某一住宅综合楼施工建设项目，对带盘底双塔的超限高程建筑结构设计进行分析，对建筑结构的选型和布置进行分析，能对类似的工程起到借鉴作用。

1工程概况

本工程为某一住宅综合楼，两栋23层塔楼设置在5层底盘上，地上1～2层是商场，3-5层是办公，6层以上是住宅；地下1层是汽车和设备用房，地下2层是人防地下室。该工程具有8度的抗震设防烈度和0.3kN/㎡基本风压，Ⅱ类的场地类别。塔楼部分是剪力墙结构，底盘部分是由框支梁柱和框架梁柱的框架剪力墙结构组成，将转换框支架设计在第6层楼面。基础是一种箱形基础，持力层是由卵石土组成。本工程有超出8度区框支剪力墙结构的最大容许高度8%以内范围问题存在，并且还具有较长的底盘长度、较高的转换梁位置等。

2结构布置

为了满足商场和地下车库的需要，使得该楼有一些剪力墙无法落地，所以需要合理布置住宅区的剪力墙，尤其是需要设置好底盘部分落地剪力墙，因此需要对一些因素进行考虑：

（1）功能的合理性。首先需要能够对商场和车库的使用空间的要求进行满足。

（2）结构的对称性。为了避免结构的扭转变形所造成的不利影响，抗侧力构件需要确保均匀对称。

（3）合理布置塔楼住宅部分的剪力墙。该部分可以采取大开间剪力墙结构，但是需要适当加大转换层以上2-3层的墙厚。这样可以有利于控制框支层的剪切刚度和等效抗弯刚度以及布置底盘部分落地剪力墙。

（4）由于该工程具有较高的转化梁位置，因此为了避免转换层附近会有较大的内力和变形突变引起，更好的对框支撑剪力墙的剪切刚度和等效抗弯刚度比值进行控制，需要使用有楼电梯井、住宅靠走道剪力墙组成的双重井筒和不会对商场和车库造成影响的周边剪力墙落地。

3计算分析

使用SATWE、TAT、FEQ程序进行计算分析该主体结构，结构分析表明当增大底盘部分的层数的时候，也逐渐增大结构的刚度和内力以及底盘约束塔楼的能力，楼层位移比较小。在计算的时候需要对以下参数的取值进行一定的考虑：

（1）振型组合数：对两个塔楼和底盘各方向的变形特点进行考虑，本工程的振型组合数为18个。

（2）有限元FEQ的分析层数：由于该工程具有较高的转化梁位置，需要有限计算分析地下一层到9层的楼面的梁、墙、柱。

（3）选取时程分析时地震波：本工程按照8度、Ⅱ类场地的要求，计算分析sATwE程序中的IAN1-2，LAN2-2和VAH-2三条地震波。

（4）0.2Q调整系数：由于该工程具有较高的工程转换层位置，所以框支剪力墙的剪力是通过转化楼板分别传到落地剪力墻和框支柱上，所以底盘部分框支柱所承担的剪力调整系数需要控制在0.20以上，本工程为0.3Q。

（5）周期折减系数：该工程塔楼具有较少的填充墙和较多的底盘填充墙，所以该系数取为0.95.

（6）梁刚度增大系数：本工程是一种现浇梁板，在对水平地震进行综合考虑下，该系数一般是取为l。

4超限分析

4.1高度超限

由于本工程只有8度的超出主体高度区框支剪力墙结构的最大容许高度，这会加大该楼主体的地震作用和变形，框支层和转换层附近的楼层刚度、内力和变形发生突变，导致十分困难进行设计楼层以下梁柱的截面，框支柱多数都是短柱，具有较差的延性，从而导致框支层和转化层附近的楼层有较多的具有较差的抗震性薄弱层出现。

4.2高位转移

（1）转换层附近的刚度突变。分析结果表明在转换层楼层出，有最大的楼层反应力发生突变，最严重是在第2-7层楼面上，第28层屋面上也发生较小突变。

（2）内力传递途径的改变。因框支剪力墙的剪力分别是通过转换层楼板传到落地剪力墙和框支柱上，因此会增大底盘部分框支柱的剪力。

（3）薄弱层。由于转换层具有较高的位置，导致框支层和转换层附近的楼层刚度、内力和变形会有较大的突变发生，落地剪力墙和转换层以及框支层的框支柱会有裂缝产生，导致在转换层附近有较多的薄弱层形成。

4.3长度超限

由于本工程底盘具有97.6m的长度，远超出相关文献中规定的伸缩缝间距的要求。在施工梁、板和墙体的时候会有较大的水化热反应产生，并且具有较大的温度应力。因此为了避免周边的梁、板和墙体发生裂缝问题，需要对其采取一定措施进行处理。

4.4竖向刚度和重量影响

本工程底盘和塔楼的刚度和重量相差比较大，塔楼和底盘部分的长度比为60%，宽度比为88%，高度比为25%，这两部分箱基底板的基底反应分别是1 130KN/㎡和950KN/㎡，这会导致箱基底板不均匀的受力和整体弯曲的情况，从而引起沉降和附加应力的不均匀现象。

5设计建议

（1）需要严格控制转换层位置，尽量避免存在高度超限和高位转换层。

（2）应该采取反应谱法、时程分析法和有限元法进行计算分析此类的超限高程建筑结构，并控制转换层的剪切刚度和等效抗弯刚度。

（3）加大框支梁的截面尺寸，必要的时候对支座加腋。

（4）按照箱基顶板到转化层板之间的调整范围将框支柱的剪力调整系数提高，适宜采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱。

（5）提高底盘部分剪力墙强度等级，减少开洞，按照成组方式进行布置落地剪力墙，将其围城简体。

（6）需要适当加大2-3层转换层剪力墙混凝土强度等级和截面尺寸，不宜用小墙肢。

（7）应加大转换层附近楼板厚度，并采取双层双向配筋方式，转换层楼板和底盘屋面板厚和配筋率宜为200mm和0.3%，保证两个塔楼之间转换梁和底盘屋面面板能够处在同一个高处上。

6结语

文章通过结合工程实例，对此高层结构采取合理结构布置如均匀对称布置抗侧力构件，合理控制框支撑剪力墙的剪切刚度和等效抗弯刚度比值等措施；同时针对高位转换、长度超限等提出相应的处理措施，为同类工程提供参考实例。