高层建筑结构中大底盘多塔结构的设计路径

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

谭成华

贵阳建筑勘察设计有限公司 贵州省贵阳市550000

摘要

大底盘多塔结构在高层建筑中得到了广泛的应用,能够满足商务、办公、居住等多种功能。本文正是从这一角度出发,从整体上阐述了大底盘多塔结构的特征,然后从其特征入手,对目前高层建筑大底盘常见问题进行了分析,并根据实际情况,提出了如何强化大底盘多塔结构的具体对策,以及对我国建筑业的持续、稳定发展起到促进作用。


关键词

高层建筑;大底盘多塔结构;结构设计

正文

中图分类号:TU189
1 大底盘多塔结构相关概述与原则
1.1 概念
   大底盘多塔结构也称为多塔结构,即裙房以上的塔楼并不是一个整体结构,而是由若干个单独的建筑物组成,它们共用一个未设缝大型裙房,构成了多塔结构。由于在各塔间的水平力作用下,彼此间也会产生相互作用,因此又被称作“多塔”。

  (1)大底盘多塔结构,也就是所谓的“多塔”式结构。因对建筑外立面要求越来越高,并减少伸缩缝对防水方面的不利影响,多塔结构在现代住宅小区中经常出现,而且随着楼栋数的增加,底盘面积也越来越大。在大底盘多塔的高层建筑中,我们应根据工程的实际情况,合理地选择嵌固部位。在进行结构分析和计算时,需要对结构的嵌固端部进行定位。当地下室层数不多时,宜采取将各个单体嵌固到地下室顶板。由于多塔结构是一种复杂的高层结构,其受力特性及计算分析较一般的高层建筑更为复杂,因此应重视其计算与分析的特殊性, 而不能按简单的多层结构处理。大型底盘的顶板必须具有很好的刚性,因此大底盘顶板的板厚应在150mm以上,且采用双层双向配筋,配筋率宜控制在不低于0.25%。根据主楼、裙房、地下室的荷载和地质情况,采取不同的地基形式,不同筏基厚度以及在主楼与裙房交接处设置沉降后浇带等方式,以控制差异沉降。
  (2)在大多数大型地基,没有固定的沉降槽和伸缩缝,它们的水平宽度大都超过100多米,甚至更大,已经大大超出了结构伸缩缝的最大间距限值。在设计中,要充分考虑结构超长温度应力过大,以及主楼与裙房竖向荷载差异、刚度差异等对结构产生的不利影响。应加大薄弱处构件的承载力,增强其弹性变形能力,从而提高其抗震性能。在设计复杂结构体系时,必须对其特点、难点进行分析归纳,寻找一种简便、可靠的解决方案。现有的结构设计分析软件对多塔进行了全面的计算,能够对层间刚度比、楼层承载力比、剪重比等进行统一的计算。在竖向荷载作用下,塔楼之间相连裙房与塔楼的轴力相差较大,使得相连部分的变形有较大差异,因此需要进行整体建模分析,以便能更为准确地进行包含基础在内的各结构构件设计。因对多塔结构有充分的认识,并有成熟、合理的设计思路及分析方法,使其在高层结构中得到了广泛的应用。

1.2 原则
  多塔结构设计原则主要有以下几点:第一、协调性。对于大底盘多塔结构的高楼,大底盘裙房多用于商业区域,塔楼部分多用于居住。上下建筑平面大小不同,使得其外形参差不齐,结构质量与刚度分布也不均匀。为了确保建筑物的稳定,必须采取有效的措施,使上部多塔楼和大底盘协调一致; 第二、规则性。大底盘的商业裙房部分,所占空间面积较大,而上部住宅区域所占面积较小,容易形成较大的体型收进,导致结构竖向的规则性较差。在大底盘多塔结构的设计中,必须充分考虑各构件的受力情况,并合理布置上部塔楼的位置,从而使得多塔结构更规则、合理。
2 大底盘多塔结构特性
2.1 协调性
  目前,大底盘的高层建筑多塔式结构,一般都是以大底盘和多塔楼为主,而大底盘则是指具有较大的底盘面积,以适应商用空间的使用要求。多层塔式建筑是为适应居民生活需要而设计的高层住宅小区。在大底盘多塔式结构的设计中,常把它嵌入到底盘的上部,但是整体的受力是有区别的。为确保大底盘部分的稳定及塔楼部分的结构安全性,应合理地控制其建筑平面在高度上的变化,以确保大底盘多塔结构的协调统一,从而达到对建筑质量和安全性的要求。

2.2 多样性
  在大底盘多塔结构的设计中, 由于其竖向的不规则性,底盘与上部塔楼刚度的差异性,使其整体结构受力十分复杂,其构造方式多种多样。在结构的设计中,要充分考虑其动力特性和受力复杂性,并结合其自身的实际特性,对其进行合理的分析,以确保其总体的设计效果。
3 高层建筑结构大底盘多塔结构设计要点
3.1结构选型
  从工程的需要出发,初步提出2个方案:1)在地基之上进行重点处理,在居民区和商业区之间设置防震缝,让各自形成独立的单体。该方法的受力机理比较简单,可以很好地控制模型的设计和应力的分配。(2)不设置防震缝,建筑为大底盘多塔结构,会使得结构竖向不规则,有可能变成超限结构,还有可能造成结构超长,温度应力增大等,但因不设缝,可以使得建筑外立面更加美观,还可以减少防水方面的不利影响。需结合工程的实际情况,经过比选,最终确定合理的项目设计方案。
3.2强化主楼基础
  建筑物的沉陷主要是因为大底盘与多塔之间的协调能力差,长期受压,使结构产生应力差,从而产生不规则的沉陷。因此,在进行结构分析、设计时,应根据多塔结构受力特点,加大主楼基础刚度加强薄弱位置构件的刚度配筋以协调结构受力平衡,从而减少结构不规则沉降的发生。在裙房部分的框架结构中加设剪力墙,加强裙房与塔楼交接区域的刚度及配筋,以达到平衡结构协调和提高结构稳定性的目的。
3.3确定结构嵌固定端的位置
  由于我国土地资源日益紧缺,建筑物的高度不断增加,为确保结构的安全与稳定,应合理选择结构的嵌固端。在大底盘多塔结构的设计过程中,有关人员必须到现场踏勘,并结合当地的气候、地理环境、地下水位高程等条件,选择合适的嵌固位置。在地下室设计时,若地下室层数不多,应尽量考虑将嵌固端设置在地下室顶板标高,以增强结构的抗倾覆、抗滑移稳定性;若有多层,则应依据有关资料,建立相应的模型,分析各层的结构刚度,塑性铰最先出现的位置等,通过计算分析结果,并结合现场实际地质情况等因素,确定嵌固端位置
3.4大底盘多塔结构的沉降差异
  由于大部分大底盘多塔结构房屋都属于高层结构,因此基础和地基都会承受很大的荷载,而且如果基底面积较小沉降过大,则会引起基础失稳,从而影响到建筑物的安全稳定,严重危害到人民的生命和财产。因此,施工单位应做好基础的沉降观测,若发现发生不均匀沉降,应采取相应的处理措施。设计阶段应采取一定的措施避免出现不均沉降,即:①加强主楼基础,在不设置永久沉降缝的情况下,当主楼与裙房的荷载相差很大时,应采取变刚度调整思想,减少主楼与裙房的沉降差,从而提高建筑系统的安全性。②为了防止主楼与裙楼的沉降差别,在主楼与裙楼的交接位置设置一道沉降缝,但这会对建筑外立面、防水、基础等造成一定的影响,又会造成建造成本的增大。③设置沉降后浇带,根据相关规范、规程要求,每隔30~40米设一条沉降后浇带,沉降后浇带需贯穿整个结构在工程实践中,尽管设置沉降后浇带比较费时、造价高,但它不会对使用空间产生什么影响,因而受到普遍欢迎。
    结语
  大底盘多塔高层建筑,其具有较为丰富的功能,极大地改善了建筑的空间利用率,同时提高了建筑的美观性,推动了城市的现代化。我们在对其进行结构设计过程中,要对存在的问题进行合理的分析、处理,并加强设计过程管理,以保证整个工程的质量安全。因此,必须加强大底盘多塔结构的研究,确定其设计重点,改进各个环节的质量,从而确保其设计质量,确保其施工安全,促进城市的发展。

参考文献:
[1]刘庆江,李亚洲,谢帅涛,等.某大底盘单塔偏置超限高层建筑结构设计[J].建筑结构,2019,49(16):31-36.
[2]钟斐斐.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计分析[J].住宅与房地产,2017(29):87-88.
[3]叶惊夫.大底盘多塔高层建筑结构设计分析[J].城市住宅,2021,28(12):155-156.

 


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