大底盘多塔建筑结构设计的相关问题探讨

吴雨杨

(四川省建筑设计研究院有限公司设计三院, 四川成都 610000)

目前，建筑行业已不再沿用传统的设计理念，而是将高层建筑中的办公区和住宅区区分开来，将办公楼或者商场设置在住宅小区的外侧，向外界展现出一种商用建筑和民用建筑共存发展的趋势，让大底盘建筑结构进入到社会各界的视野中。设计人员在进行设计时，必须要对建筑物的整体结构进行全面考虑，特别是结构裂缝和地表沉降等问题，做好预防措施，避免造成不必要的风险和损失。通过本文的研究，对大底盘多塔建筑结构在设计过程中存在的问题进行剖析，找出问题的关键，从而提出具有针对性的解决措施，更好地提高建筑结构的整体质量，为人们的居住安全作出保障。

1 大底盘多塔建筑结构设计概述

从设计角度出发，大底盘多塔楼在形式上各式各样，只是将其看作为地下室，而且将其嵌固端处在顶板位置，这时便无法称之为大底盘多塔楼建筑结构。如果需要进行计算，那么要以单个建筑来完成计算。要是地下室顶板不作为嵌固位置，则可以将其称为大底盘多塔楼建筑结构，并遵循相关的设计原则。要想实现该结构的设计功能，要从多个角度着手分析。一般情况下，大底盘多塔建筑结构具有三个特点：变形协调性、类型多样性、不规则、复杂性。在设计过程中，大底盘多塔结构共分为两种类型：其一，大底盘结构顶层楼板作为嵌固端，该结构常用于带有地下停车场的住宅小区；其二，大底盘结构顶层楼板不作为嵌固端，该结构类型经常用于商住功能性建筑或者大型商场等。其上层结构需要设置抗震缝，从而提高建筑物整体的抗震性能。

2 工程案例

本文以四川省某市的高层建筑作为研究对象，并对其大底盘结构设计的具体情况开展全面分析。该项目工程包括1栋住宅楼和1栋综合楼，并带有地下停车场[1]。其中，综合楼建筑层数为18层，整体高度为52 m；住宅楼建筑层数为32层，整体高度为95 m。共有两层地下车库，每一层高度为3.5 m左右。整体工程的建筑面积约为6.2×104m2。如图1所示，为商业综合楼结构设计图。为满足人们的多样化需求，需要采取大底盘多塔楼建筑结构设计，下面便对大底盘多塔结构设计开展分析工作，具体分析情况如下。

3 高层建筑大底盘多塔结构设计方法

3.1 计算模型

一般分为两种计算模型：离散模型和整体模型。其中，整体模型就是在计算过程中，将塔楼和底盘看做一个整体，在完成计算工作。而离散模型则是将每个塔楼看做一个整体，分别计算[2]。在实际工作中，因为整体模型计算比较简单，具有更强的实用性，因此整体模型计算应用更为广泛。现阶段，常见的整体模型计算软件中比较具有代表性的软件为SATWE，可将多塔结构中的大部分看做一个整体进行计算，例如剪重比、层载比和刚度比等。但是有一部分设计不可以整体计算，只能够利用离散模型来完成计算。另外，如果多塔结构层数和建筑造型差异较大时，在使用整体模型计算时对工作人员的素质要求较高，而且在对各个塔楼之间的特性参数进行分析时也很难把握准确数值，此时应用离散模型计算更好一些。

3.2 动力时程分析法

该方法主要是先对多塔结构进行地震波检测，并对其动力进行研究分析，从而制定出较为合理的抗震方式。该方式可以检测出多塔结构中比较薄弱的环节，从而对其进行有针对性的调整，使其防裂性能和抗震等级都可以得到很好的提高。一般情况下，该方式都是从空间杆系层模型、层模型和杆系层模型三个方面来对多塔结构的动力进行分析，在分析过程中，通过SPA84软件来对计算其灵活自由度，并利用SPA200软件来对其抗震弹性进行计算，最后使用TAT完成调整和修改。

图1 综合楼结构设计

3.3 底部剪力法

该方式以地震反应谱理论作为理论基础，通过多塔结构底部的等效质点和总地震剪力的水平地震作用相等的原理，来完成计算工作。该方式的使用条件分为三种：①大底盘多塔结构整体高度低于40 m；②整体结构的刚度和质量在竖直方向上均匀分布；③发生地震时，结构主要以变形剪切为主等。到目前为止，受到多方面因素的影响制约，导致该方式应用范围较小。

4 大底盘多塔建筑结构设计中的问题及解决措施

4.1 大底盘多塔建筑的沉降差异

在设计过程中，上部多塔或者下部底盘发生沉降差异是比较常见的现象。其形成原因主要是因为塔楼高度较高，而且平面面积较小，导致荷载集中。另外，底盘为多层，有着较大的跨度，其荷载相应的减小，呈现分散的趋势，这些问题导致塔楼部分沉降过大，而下部底盘位置沉降比较小，出现沉降差异。为确保结构设计的稳定性，可适当强化主楼基础，并减少裙房结构受到的压力。分析底盘和塔楼的受力情况来对结构设计作出相应调整[3]。例如，底盘和塔楼都使用桩基，但是底盘使用短桩，而塔楼使用长桩，这样一来便可以实现平衡沉降的目的。另外，还可以设置沉降后浇带或者沉降缝，这两种方式都比较成熟，有着较广的应用，其实际效果也比较理想。

4.2 大底盘多塔建筑结构裂缝

结构裂缝在大底盘多塔结构设计中也是较为常见的问题。形成结构裂缝的因素比较多，从结构本身出发，由于底盘和塔楼之间有着较大的刚度差异，这样会造成多塔结构整体的受力不均，一些位置的构件无法承载相应的压力，从而出现裂缝或者发生变形。为避免结构裂缝出现，需要对合理设置主体结构的刚度，确保其满足设计要求。之后在设计过程中，工作人员利用柔性连接的方式来完成塔楼和底盘的连接工作，尽可能减少刚性连接的使用次数。最后，严格把控施工流程和建筑材料的质量，从工艺上降低施工裂缝的出现。

4.3 大底盘多塔建筑结构强度不足

一般情况下，大底盘多塔楼建筑结构自身的强度不满足设计要求，其根本原因就在于结构设计不够严谨，不够合理。因此，为很好地解决这一问题，设计人员可以遵循以下几种原则：第一，确定塔楼结构和底盘结构的整体布局时，尽可能地采取对称性原则，而且需要确保塔楼综合质心和下部底盘中心之间的距离合理。另一方面，可添加厚度较大的底盘楼板，从而提高结构强度，需要注意的是，所添加的楼板厚度不得低于150 mm。

5 结束语

总而言之，设计人员在对大底盘多塔楼建筑结构进行设计时，为提高建筑结构的稳定性，避免结构裂缝的产生，必须要从多方面角度出发，结合实际建设情况，制定出合理有效的预防措施，一旦发生上述问题，及时处理，将危害和损失降到最低。另外，挑选计算模型也是重中之重，可以对不同的桩长和基础类型进行适当调整，有效的处理沉降差异等问题。通过本文的研究分析，希望可以为高层建筑行业提供一定的科学参考，促进大底盘多塔楼建筑结构设计水平的提高，进而实现建筑行业的可持续发展。