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多塔高層建筑結(jié)構(gòu)設計研究論文
摘要：本文主要分析了大底盤多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)設計，對大底盤多塔高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)體系進行了詳細的分析。對大底盤頂層樓板可作為上部多塔樓的嵌固層時進行了工程實例分析，得出了簡化計算方法。對設計中需要注意的問題作了總結(jié)，提出了一些技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：大底盤多塔樓；高層建筑；結(jié)構(gòu)設計
1引言
近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展與進步，我國城市的建筑開始逐漸的呈現(xiàn)出高層化的發(fā)展趨勢，并且高層建筑的功能也越來越多樣化。在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，為了滿足建筑的功能，出現(xiàn)了大量的復雜高層建筑，大底盤多塔高層建筑便是這其中比較常用的一種建筑結(jié)構(gòu)類型。在進行大底盤多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)設計時，因為建筑是多塔樓結(jié)構(gòu)，因此會設計多個樓梯，因為建筑的結(jié)構(gòu)比較復雜，因此往往會具有較復雜的扭轉(zhuǎn)，在進行建筑的結(jié)構(gòu)設計時，一旦設計不當，很容易導致建筑的應力分布不均，導致建筑的高振型影響進一步的加劇。并且在進行大底盤多塔高層建筑設計的過程中，因為多個塔樓都是通過同一個底盤來實現(xiàn)彼此之間的連接的，因此在進行建筑的整體受力分析與結(jié)構(gòu)分析時往往會復雜的多，給建筑的整體結(jié)構(gòu)設計帶來了較大的難度。
2大底盤多塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)分析
大底盤多塔高層建筑往往是通過一個大型的裙房來構(gòu)成一個整體建筑，形成建筑的底盤，在其上是多個獨立的高產(chǎn)建筑。大底盤多塔高層建筑通過大底盤來實現(xiàn)對建筑的收進，是屬于豎向上的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。在進行大底盤多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)設計時，因為建筑是多塔樓結(jié)構(gòu)，因此會設計多個樓梯，因為建筑的結(jié)構(gòu)比較復雜，因此往往會具有較復雜的扭轉(zhuǎn)，在進行建筑的結(jié)構(gòu)設計時，一旦設計不當，很容易導致建筑的應力分布不均，導致建筑的高振型影響進一步的加劇。在實際的建筑結(jié)構(gòu)設計中，根據(jù)不同的大底盤多塔高層建筑的設計特點，將其分為兩種不同的類型，兩種結(jié)構(gòu)最主要的區(qū)別就在于建筑的頂層樓板是否可以作為上部塔樓的嵌固端：（1）對于頂層樓板可以作為上部塔樓的嵌固端的結(jié)構(gòu)，其一般都用于住宅小區(qū)的建筑設計，在設計過程中通常會設計地下樓層。（2）對于頂層樓板不可以作為上部塔樓的嵌固端的結(jié)構(gòu)，往往應用在一些綜合性區(qū)域內(nèi)，作為商用建筑。在實際的建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，部分建筑因為帶有地下車庫，因此會在建筑除了底盤的樓層設置抗震縫，并且為了確保建筑的穩(wěn)定，往往會將整體結(jié)構(gòu)進行分區(qū)設計，以多個塔樓的形式來進行設計。在進行建筑的地下室設計時，為了提高建筑的結(jié)構(gòu)強度以及整體穩(wěn)定性，往往會增加豎向構(gòu)件的整體尺寸，提高建筑的整體強度，一般而言，這樣的設計多用于第一種結(jié)構(gòu)的大底盤多塔高層建筑中。在進行大底盤多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)設計時，為了提高建筑的整體穩(wěn)定性，滿足建筑的立面要求，往往在設計時會控制好抗震縫的設計，對于地表以上的裙房部分會不允許設置抗震縫，也就是需要確保裙房的結(jié)構(gòu)作為一個整體。而裙房以上的建筑在進行設計時就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要以及功能的需要進行分區(qū)。這樣一來，建筑的頂層樓板基本是無法作為上部的塔樓機構(gòu)的嵌固端的，因此數(shù)屬于第二種大底盤多塔高層建筑結(jié)構(gòu)。
3大底盤頂層樓板可作為上部多塔樓結(jié)構(gòu)的嵌固端
在進行大底盤多塔高層建筑的結(jié)構(gòu)設計中，對于第一種結(jié)構(gòu)的建筑，也就是大底盤樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結(jié)構(gòu)，其在設計過程中往往要比第二種結(jié)構(gòu)要簡單一點，下面結(jié)合實際案例分析具體的工程結(jié)構(gòu)設計：某住宅小區(qū)，地下兩層為車庫，地上為五棟11層的剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設防烈度Ⅵ度，地震加速度0.05g，場地類別Ⅱ類，剪力墻抗震等級四級。由于該高層住宅的地下室抗側(cè)剛度較大，為典型的第一種大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)。大底盤整個結(jié)構(gòu)的三維透視圖見圖1。在結(jié)構(gòu)設計開始階段，作為初始條件，首先應先進行多塔樓的嵌固端部位的判斷，以1號樓為例，大底盤地下室部分的豎向構(gòu)件范圍選取為從大底盤頂層向外擴大底盤一層層高范圍的區(qū)域，整個計算模型三維透視圖見圖2。采用中國建筑科學研究院的軟件SATWE進行分析計算，得出大底盤層各方向的抗側(cè)剛度為RJX=7.7536E+07（kN/m），RJY=7.4317E+07（kN/m），上部塔樓一層各方向的抗側(cè)剛度RJX=3.5312E+07（kN/m），RJY=2.3159E+07（kN/m），比較可知大底盤層的抗側(cè)剛度是上部塔樓一層的抗側(cè)剛度兩倍以上，因此可以把大底盤頂層樓板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。為了更加清晰的說明該種類型的結(jié)構(gòu)在設計過程中先可以單獨把塔樓取出，按單塔模型進行水平力下的結(jié)構(gòu)抗側(cè)設計，然后我們對結(jié)構(gòu)進行了整體建模，并應用SATWE程序?qū)ι喜慷嗨䴓沁M行多塔定義，然后進行結(jié)構(gòu)的震動特性分析。對于整體建筑的模型分析后可以發(fā)現(xiàn)，在進行建筑的震動實驗時，建筑的大底盤處，那些距離塔樓較遠的構(gòu)建一般不會產(chǎn)生過大的振動，這說明在建筑的結(jié)構(gòu)中，水平方向力會降低塔樓對大底盤區(qū)域內(nèi)的構(gòu)建影響相對較小。由此可見，對于大底盤樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結(jié)構(gòu)，建筑的塔樓各部分之間往往是相互獨立的，在進行建筑的結(jié)構(gòu)分析與受力情況分析計算時能夠進行獨立的分析與計算，這樣在進行整體的結(jié)構(gòu)分析時能夠有效的簡化設計方案與計算過程，其計算結(jié)果也是可用于后續(xù)的設計。
4大底盤多塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)措施
在大多數(shù)的大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)中，由于整個項目規(guī)模比較大一般大底盤層多數(shù)屬于超長、超寬結(jié)構(gòu)，且上部塔樓多數(shù)存在不對稱，在設計過程中需要注意如下一些問題：
4.1建筑材料
地下室外墻的混凝土強度等級宜控制在C30，水泥用量控制在250kg左右，水泥品種不宜用礦渣水泥。
4.2溫度應力分析
在進行大底盤多塔高層建筑的施工設計時，應當根據(jù)建筑施工區(qū)域的實際情況做好建筑的溫度應力分析，具體需要分析施工區(qū)域的溫度變化情況，根據(jù)溫差來分析溫度應力，做好詳細的計算，并分析出應力的具體分布情況，然后覺得是采取預應力技術(shù)或分區(qū)釋放溫度應力，解決頂板裂縫問題，提供基本的定性數(shù)據(jù)。
4.3結(jié)構(gòu)設計技術(shù)措施
�。�1）構(gòu)件受力計算，裂縫限值，構(gòu)造鋼筋的設計，均應符合《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010）的規(guī)定。（2）施工階段設后澆帶，側(cè)墻后澆帶間距30m左右，頂（底）板后澆帶間距50m左右。（3）地下室外墻易出現(xiàn)豎向裂縫，水平構(gòu)造筋的配筋率宜大于0.4%，水平筋的間距不大于150mm；墻體中部水平鋼筋間距宜為75~100mm。（4）地下室外墻與柱子連接部位宜插人長度1500~2000mm，準8~準10的加強鋼筋，錨入柱內(nèi)200~300mm，錨入邊墻1200~1400mm.其配筋率應提高10%。（5）大底盤樓板宜配置細而密的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距宜小于150mm；配筋率宜為0.5%左右。
5結(jié)論
本文主要分析探討大底盤多塔高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)，對建筑設計中一些常見的結(jié)構(gòu)問題進行了分析探討，并結(jié)合實際案例分析了進行大底盤樓層樓板可以作為上部塔樓嵌固端的結(jié)構(gòu)設計時應當常見的一些問題，及相應的問題解決措施。并進行了相應的問題分析與總結(jié)，對大底盤多塔樓高層建筑的設計提供了有力的依據(jù)。
作者:劉軍 單位:重慶鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)有限公司
參考文獻
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