浅析大底盘地下室多塔结构设计

蒋超

摘 要 随着我国经济建设步伐、城镇化进程的加快，越来越多的人口涌入城镇，造成城镇用地逐年紧张，高层建筑逐渐取代城镇中原有普通建筑。城镇中越来越多的商业用房和住宅用房，选用了高层塔楼设计，这也给建筑结构的设计带来了新的挑战，如何在保证建筑安全的条件下，缓解用地紧张，合理分配多塔楼地下室空间结构，逐渐成为一个新的课题，本文结合冷水滩国有工矿棚户区改造工程二期为例，浅析大底盘地下室多塔楼结构的设计。

关键词 大底盘;地下室;结构设计

大底盘地下室多塔楼结构是20世纪末出现的新型结构设计模式，近几年来，由于集群高层建筑越来越多地出现在城镇规划建设中，为了对其地下空间进行有效的利用，大底盘地下室多塔结构如雨后春笋般地出现在我国建筑结构设计当中。大底盘地下室多塔楼结构能将多地下室连在一起，一方面使建筑整体规划更为简单合理，其对地下空间的合理利用也极大缓解了目前城镇中车位稀缺的问题，因此，这种结构形式在高端商业综合体和小区住宅等大型建筑体系当中的应用越来越多。

大底盘地下室多塔结构主要由两部分组成，地下室部分及上部结构。地下室部分除作大型地下商用需要大开间外，基本都是用作固定停车位，因此一般情况下，其结构都为框架结构，上部塔楼的竖向构件可以延长到整个建筑群的基础部分。冷水滩国有工矿棚户区改造工程二期项目为住宅项目，商业楼层在地面上，地下部分主要为停车场。

1项目概况

本工程总用地面积为32110㎡，总建筑面积为196546㎡，其中地上建筑面积为150005㎡，地下建筑面积为46541㎡。本项目由1#～6#六栋塔楼、两层地下车库组成，其中1#楼为2+31F（一、二层为商业用房及服务用房），2#～6#栋为1+31F（一层为商业用房及架空层）。塔楼为剪力墙结构，车库为框架结构，车库平面尺寸约为349x123m，地下室不设缝。根据详勘报告，1#、2#、6#栋塔楼采用旋挖成孔灌注桩基础，最大单桩竖向承载力特征值为7500kN，3#、4#、5#栋塔楼采用桩筏基础，基桩采用HPC500型预应力砼管桩，单桩竖向承载力特征值为1800kN，地下车库采用HPC500型预应力砼管桩，单桩竖向承载力特征值为1800kN，均以中风化泥灰岩为持力层。地下室耐火等级为一级，防水等级为一级。根据项目详勘报告，本工程无需进行抗浮设计[1]。其结构整体模型如下图：

2嵌固部位的选取

在大底盘地下室多塔结构设计中，本工程地下室顶板可以作为上部塔楼嵌固端。经过盈建科软件计算比较，其抗侧刚度是上部塔楼的2.5倍，根据《建筑抗震设计规范》第6.1.14条规定，可以将地下室顶层楼板作为上部结构的嵌固端。

为了验证此设计是否能达到结构抗侧设计要求，将整个建筑的结构进行建模，并在盈建科程序上对多塔楼执行定义，然后进行整个建筑的振动计算，计算结果表明，水平方向的作用力对大底盘地下室内的结构构件影响不大，由此可知，地下室顶层可作为上部塔楼嵌固端，其上部塔楼之间是相互独立的，因此，在进行建筑整体受力分析时，可独立进行计算分析[2]。

3结构计算分析

3.1 结构设计建模原则

由于大底盘地下室多塔结构建筑的结构构件数量非常多，现有结构计算分析程序无法快速有效地对整体建筑给出准确合理的计算模型，因此，在本工程项目中，采用整体模型和分离模型两种建模方法。

其中，整体模型的优点在于能够对整个建筑物的结构进行整体考虑，准确的获得大底盘多塔结构的地震反应和结构特点，其缺点是运算数据庞大，多塔楼之间的计算参数难以做到有效识别;分离模型的特点是将大地盘地下室多塔结构分开计算，以地下室顶板作为上部各塔楼的嵌固端，地下室作为单独部分分开计算，分离模型的优点是解决了结构构件过多引起的软件无法正常计算的问题，缺点是在多塔楼间距较小的情况下，会忽略塔楼间地震作用的相互影响，并且在进行大底盘地下室分析时，无法保障上部结构对地下室的地震、内力响应准确[3]。

3.2 分析参数

通过结构模型计算，本工程主要的参数是水平地震作用下的结构构件应力和内力情况，其中，内力参数是结构专业进行配筋设计时最重要的考虑因素，而应力关系到结构构件的可靠性与经济性。因此，在分析多塔楼对大底盘地下室的影响参数时，要分析地震作用下结构构件的应力，对内力的结构合理性加以研究。

3.3 静力计算结果

根据结构计算分析，以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期两者间比值≤0.9，这一比值能够满足《高层建筑混凝土结构设计技术规程》中第3.4.5条对于自振周期及第一扭转平动周期比的相关要求[4]。

4超长地下室裂缝控制措施

结合本项目超大型地下室，采用以下手段进行裂缝控制：①通过温度计算出最大温差作用下产生的结构内力，根据计算结果，调整地下室钢梁配筋量，并按受拉进行锚固;②应用相对补偿技术，在地下室混凝土中加入膨胀剂;③在低于 20℃的环境下采用后浇带进行补充施工;④在混凝土中参入抗裂防水剂，其配比度為混凝土凝胶材料的9%;⑤做好混凝土养护工作;⑥增加混凝土与钢筋之间的握裹力，以提升抗裂性能[5]。

5结束语

大底盘地下室多塔结构的设计模式，既保证了多塔高层建筑的结构安全，同时也对建筑地下空间进行了合理利用，满足现代建筑设计绿色环保的要求，但是其设计所涉及的问题比较多，结合本项目的应用实际情况来看，在进行大底盘地下室多塔结构方案设计的时候，设计人员必须在总体把握的同时，逐步完善细节处理。

参考文献

[1] 周树勋.多塔高层建筑大底盘地下室结构设计技术要点探讨[J].江西建材，2017，（16）：46，51.

[2] 陆东良.大底盘地下室多塔结构设计分析——以愉光新村老城改造项目为例[J].建筑知识，2017，37（10）：75，112.

[3] 单纯勇.大底盘多塔结构地下室设计浅析[J].建筑技术开发，2015，42（08）：36-39.

[4] 朱礼鹏.大底盘地下室多塔楼高层建筑结构在水平力作用下的受力分析[D].天津：天津大学，2014.

[5] 朱礼鹏.大底盘结构地下室有效范围的研究[C].第十三届全国现代结构工程学术研讨会.第十三届全国现代结构工程学术研讨会论文集.海南：中国建筑金属结构协会，2014：1710-1714.