大底盤結構設計與計算分析探討

吳晟彥

廣西梧州市城鄉建設規劃設計院，廣西梧州 543002

大底盤結構設計與計算分析探討

吳晟彥

廣西梧州市城鄉建設規劃設計院，廣西梧州 543002

隨著大底盤空間的需求，大底盤建筑逐漸得到應用。本文將結合某多塔樓大底盤結構，對該大底盤結構設計時的主體結構設計以及基礎設計等進行深入分析探討，提出對于多塔樓大底盤結構來說，其裙房的屋頂樓板是設計重點；同時采取有限元軟件對該結構進行計算分析，分析結果表明，所采取的設計技術措施可有效確保該結構的安全性，值得類似工程參考。

高層建筑；塔樓設計；大底盤結構；結構設計分析

1 工程簡介

本大底盤工程包括四個單體建筑、三層大底盤空間以及一個一層的地下室。其中，一號樓為地上五層的公共建筑，建筑高度為地上24.00m。二號樓為地上二十四層的一類高層商住樓，建筑高度為地上73.35m；三號樓為地上二十二層的一類塔式高層住宅，建筑高度為地上66.95m；四號樓為地上十八層二類塔式高層住宅，建筑高度為56.00m。地下室功能為設備用房、小型車及微型車停車庫，建筑層高為最小處為3.90m。高層部分采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，地下室采用現澆框架結構。經勘查表明，該工程的場地及附近未發現滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地質現象，同時未發現古河道、溝濱、墓穴、防空洞以及孤石等對工程不利的埋藏物，無斷裂構造、斷層、巖溶、滑坡、泥石流等不良地質作用，場地穩定，持力層為基巖，適宜建筑。另外，該工程場地抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組第一組；建筑場地類別為II類；經進行地基土液化可能性判別，該場地為非液化場地。

2 塔樓和大底盤結構設計

2.1 抗震等級

鑒于本工程所有裙樓的建筑高度并沒有超限，其中建筑高度最高為二號樓73.35m，根據抗震規范規定，本結構屬于A級高層建筑，從規范可查出本工程塔樓的結構構件的抗震等級最高為二級，只需要按照一般抗震設計措施以及構造措施即可。

2.2 塔樓和大底盤結構設計

1）本工程的上部結構結合建筑平面要求以及《混凝土結構設計規范》要求設置了伸縮縫；

2）高層部分上部結構按樓層高度和初步計算結果采用剪力墻體結構，對于地下室則采用鋼筋混凝土框架結構即可，對于地下室側壁則采用鋼筋混凝土剪力墻擋土，消防水池采用鋼筋混凝土墻，地下室頂板厚度取160mm，消防車道板厚度取200mm；

3）鑒于本工程的是多塔樓大底盤結構，對于這種結構類型來說，塔樓的嵌固層在裙房頂板，而且本結構的大底盤上部存在4棟塔樓，對于裙房屋頂的樓板設計更為嚴格。為此本工程的裙房屋頂樓板厚度取為200mm，采取雙層雙向配筋。對于商場及主樓普通梁板板厚取100mm或120mm，普通屋面板厚取150mm；

4）為了加強多塔樓大底盤結構構件的受力性能，本結構的主要水平構件以及所有豎向抗側構件按照中震設計，作用效應和材料強度取設計值；

5）本多塔樓大底盤結構，其裙房主要是用于作為大型商場，因此為了滿足裙房的底層大空間需要，本結構的底部采用框支剪力墻結構體系，并且通過梁式結構來進行轉換。在布置本結構抗側力構件時，為了能夠更好地確保轉換層上下部抗側力剛度能夠接近，在本結構的的角部以及中部均設置有落地剪力墻，對于落地剪力墻的墻體厚度取為500mm。

2.3 地下室以及基礎設計

1）本工程的地下室為1層，地下室一層頂板作為結構的嵌固層。鑒于本工程的地下室結構超長，經過方案對比分析，地下室頂板采用預應力無梁樓蓋，采取這種樓蓋類型，不僅可以有效地解決地下室超長結構帶來混凝土的收縮裂縫問題，同時還可以在地下室層高不變的情況下有效地減小地下室的開挖深度；

2）鑒于本工程的設計抗浮水位標高為12.2m，地下室底板底標高為7.8m，同時對結構的地下室底板進行抗浮計算，計算結果為本地下室底板的水浮力荷載標準值為64kN/m2，而本結構的地下室部分結構自重約為30kN/m2，顯然地下室結構的自重小于水浮力，因此，需要對本結構的地下室底板進行抗浮設計。經比較，最終本結構的地下室底板的抗浮設計采取抗浮錨桿，可有效地滿足地下室底板的抗浮要求；

3）高層基礎根據地質資料結合高層本身的結構荷載特點，經與甲方及地勘單位協商采用大直徑人工挖孔樁基礎，在基礎施工中應采取措施保證施工安全和樁孔成樁質量。采用中等風化泥巖為持力層。樁端承載力特征值qpa>2 000kPa。地下室側壁采用鋼筋混凝土擋土墻擋土。樁基采用大直徑人工挖孔樁基礎，樁端持力層為中風化泥巖，進入持力層深度>1倍樁徑。

3 結構計算分析

由于本工程塔樓數為4棟，為多塔樓大底盤結構類型，對該結構進行有限元分析時選用SATWE（結構空間有限元分析設計軟件）和PMSAP（復雜結構空間分析設計軟件）兩個有限元程序進行計算分析比較，同時還選取彈性時程分析結果對其計算結果進行比較；另外采用ETABS有限元軟件對該多塔樓大底盤結構進行彈塑性分析。經過對該多塔樓大底盤結構進行彈塑性分析驗算后，計算結果表明該結構需求最大層間位移角為1/232，滿足規范要求。

通過對該多塔樓大底盤結構進行計算分析，分析結果表明在小震作用下，本多塔樓大底盤結構的各受力構件的抗震承載力以及各樓層的最大位移比均滿足規范要求；高層結構層間最大位移與層高之比滿足規范要求，結構構件尚處于彈性狀態；在大地震下，薄弱處的各受力構件均未出現屈服現象，結構的最大層間位移角為1/232。另外對本結構的重要受力構件采取細部構造措施，各受力構件的構造均滿足高延性要求，而且各受力構件均無出現超筋超限情況；樓層抗剪承載力比值滿足規范要求。綜上所述，本多塔樓大底盤結構在小震、中震、大震作用下，1、2、3、4號塔樓的結構計算結果均滿足規范要求，其受力性能均滿足設計的預期性能目標和滿足規范要求，所采取的結構設計以及構造措施是可行的。

4 結論

本文將結合某多塔樓大底盤結構工程實例，結合該大底盤結構特點，對該多塔樓大底盤結構設計時的主體結構設計，以及基礎設計等進行深入分析探討，提出相應的結構設計技術措施，同時指出對于多塔樓大底盤結構來說，其裙房的屋頂樓板是設計重點。另外，采取有限元軟件對該結構進行計算分析，分析結果表明該工程所采取的設計技術措施能有效地保證該結構的安全性，可為類似工程提供借鑒參考。

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[3]張勇，徐淳.高層建筑大底盤結構設計的一點體會[J].中外建筑，2008(8).

TU3

A

1674-6708（2011）48-0017-02