重慶新視野·濱河曉月大底盤多塔結構計算模型分析

唐蘭云，黃淼

重慶新視野·濱河曉月大底盤多塔結構計算模型分析

唐蘭云，黃淼

（重慶市設計院重慶400015）

重慶新視野·濱河曉月三面環水，常年水位較高，大底盤地下室不允許進水，結構不能設縫，結構設計采用大底盤多塔結構。通過本工程多種結構模型的選用及試算，探索出大底盤地下室多塔結構較為安全、合理、高效的計算方法，供工程同行參考。

大底盤地下室多塔結構；計算分析；建模

1 工程概況

濱河曉月項目位于重慶市石柱土家族自治縣南賓鎮城南路，整個地塊呈半島形，三面環水，一面臨城市干道；本工程由2號樓～9號樓等10棟高層住宅及底部二層商業裙房和地下車庫（1層）組成。總建筑面積16萬平方米，其中地上137683.94㎡，地下21548.30㎡。地下室層高5.1m。地下室基本呈矩形，長268.8m，寬84m。地下室主要功能為:大型地下車庫、設備用房，人防為異地設置。建筑物塔樓范圍外地下室頂部覆土厚2.6m，頂部主要布置小區道路、綠化、景觀等。地下室平面如圖1所示。

圖1 地下室平面圖

2 上部結構計算模型分析

由于項目所處三面環水的半島，常年水位較高，大底盤地下室由于建筑功能要求，不允許進水滲水，結構不能設縫簡單地將大底盤分為相對獨立的結構單元進行設計，故采用將整個地下車庫地板及鋼筋混凝土擋墻圍和起來形成一巨大的箱體，其頂蓋托著10個高層住宅的大底盤多塔結構。

然而這個龐然大物的結構計算分析卻是本工廠的設計難點。通過多種結構計算模型的選用及試算，探索出大底盤地下室多塔結構較為安全、合理、高效的計算方法。

2.1 上部結構嵌固部位的確定

由于本工程的地下室面積大約2萬平方米，地下室內部梁、柱、墻等構件特別多，軸網密集交錯，且不同部分的功能甚至都不相同，同時要考慮到上部塔樓或裙房的位置等因素，所以地下室建模非常復雜繁瑣。鑒于目前PKPM軟件中計算的節點限制，如果采用將地下室和塔樓整體建模，其梁數及節點數已超過軟件的適用范圍。況且現行的《建筑抗震設計規范》[1]的周期比計算是在單塔的前提下提出來的，對于大底盤多塔周期比計算應該如何考慮規范并沒有說明，因此對于這種形式的周期比計算只能將多塔結構拆分成單塔，然后分別進行計算。

要將單塔進行拆分計算的首要條件是將大底盤多塔結構轉變為帶地下室的單塔結構，即將地下室頂板層作為結構嵌固層，這樣無論上部有幾個獨立的塔樓，他們都將形成一個獨立嵌固于地下室頂板處的單體。給各塔樓進行各自單獨計算奠定了基礎，這一點在整個工程的后續工作中非常關鍵。

由于本工程地下室為全嵌入地下室，具備嵌固層的先天條件，再結合建筑功能在地下室內設置剪力墻增加地下部份的結構剛度，以滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》[3]5.3.7條:高層建筑結構計算中，當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍的要求。

同時嵌固部位樓蓋采用現澆梁板結構，樓板厚度取180mm，混凝土等級為C30，采用雙層雙向配筋，且每層每個方向配筋率為0.3%；地下室柱截面每側的縱向鋼筋面積除應符合計算要求外，都不少于地上一層對應柱每側縱向鋼筋面積的1.1倍。

由于達到了規范要求的嵌固條件，這樣地下室頂板能夠作為上部塔樓結構嵌固層，具備各塔分開計算的條件，不再形成大底盤多塔樓結構，也形不成復雜高層。復雜的計算變得簡捷。

2.2 上部塔樓建模分析

上部10棟高層建筑以地下室頂板作為塔樓基礎，計算便按常規的單塔結構模型選用即可。應用SATWE軟件進行了計算分析，模型以地下室頂板作為上部結構的嵌固端，采用了扭轉耦聯的振型分解反應譜法，考慮了單向地震作用下±5%偶然偏心及雙向地震作用的扭轉效應。對于大底盤與多塔的分界部位為地上某層時，由于每一個塔都是獨立自由振動的，所以結構的剪重比、剛度比、位移比和周期比都按各塔分別進行控制；本工程各單體的內力計算模型取各塔分開的計算模型即可。

2.3 大底盤地下室合理建模分析

根據上海市《建筑抗震設計規程》[4]，對地下室區域結合上部結構采用分片建模。

根據上海市《建筑抗震設計規程》[4]，在計算地下室結構的側向剛度時，只能考慮塔樓及其周圍的抗側力構件的貢獻，塔樓周圍的范圍可以在兩個水平方向分別取地下室層高的2倍左右。

根據《建筑抗震設計規范》[1]6.4.14，在計算地下室結構的側向剛度時，地上一層的抗側剛度，不宜大于相關范圍地下一層側向剛度的0.5倍；其相關范圍在條文中解釋為:”相關范圍”一般可從地上結構周邊外延不大于20m。

在建模開始時先確定分片的位置，按每棟樓為單塔劃分出建模區域。為了在完成上部塔樓結構的同時完成地下室結構設計，地下室在兩個水平方向分別取地下室層高的2倍或20m建模，通過調整剪力墻數量對于上部塔樓的側向剛度比計算完全可以滿足規范要求，但對于地下室部分(特別是兩塔樓相鄰部份)結構內力計算將存在偏差。

在本工程中，相鄰僅3跨及以下的塔樓，如9-1號樓與9-2號樓及8號樓，視為一整體建模，按局部大底盤多塔計算分析，其余相鄰在3跨以上的按單塔切分計算。

為了能夠使地下室結構在分片后分析計算更加準確，確定在分片分區域建模時對地下室結構在區域與區域之間進行跨度重疊建模。

現在最主要的問題是，在區域與區域之間到底重疊幾跨才能夠滿足地下室結構設計要求。

在本工程中，在地下室分區域中選取典型框架如圖2所示，分別按以下六種方法建模進行對比分析。

圖2 典型框架平面布置圖

模型一:利用地下室平面中右邊帶3號，2號，7號，6-2號，6-1號塔樓范圍的地下室及其上部結構進行整體建模。

模型二:在區域與區域之間重疊一跨進行建模。

模型三:在區域與區域之間重疊二跨進行建模。

模型四:在區域與區域之間重疊三跨進行建模。

模型五:在區域與區域之間重疊四跨進行建模。

模型六：在區域與區域之間重疊五跨進行建模。

具體計算結果見表1～表4。

表1 框架柱軸力及軸壓比

表2 框架梁1內力

表3 框架梁2內力

表4 次梁1內力

通過對表1～表4計算結果對比分析可知，模型二與模型一計算結果相差比較大，僅框架柱軸力就相差9.7%；模型三與模型一框架梁1及次梁1計算結果比較接近，框架梁2計算結果偏小，框架柱軸力計算偏小，相差2.7%；模型四與模型一框架柱軸力相差0.39%，框架梁1內力相差均在0.14%以內，框架梁2內力相差均在0.19%以內，次梁1內力相差均在0.11%以內；模型五與模型六計算結果變化很小，其中模型六最接近整體建模計算結果。

很明顯，隨著重疊跨數增多，計算結果越來越接近整體建模計算結果。但是基于大底盤地下室內部梁、柱、墻等構件多，軸網密集交錯等特性，為了建模時不至于其梁數以及節點數超過軟件的適用范圍，同時提高結構設計效率，采用模型四建模就可以滿足大底盤地下室結構設計要求。

3 結語

在本工程實際設計中，采用了模型四(在區域與區域之間重疊三跨進行建模)建模，在完成上部塔樓結構設計的同時也完成了下部大底盤地下室的結構設計。在保證結構設計安全、經濟等要求的前提下，提高了結構設計效率。

[1]建筑抗震設計規范GBJ50011-201，[S].

[2]混凝土結構設計規范GB5001-02010，[S].

[3]高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010，[S].

[4]上海市《建筑抗震設計規程》DGJ08-9-2003，上海市《建筑抗震設計規程》[S].

責任編輯：余詠梅

On Calculating Models of A Large Chassis and Multi-Tower Structure in a New Chongqing Community

This newly-built community project is surrounded by water on three sides and the water level stays high through the year.Due to that the structure could not be set with joints and no water is allowed for a large chassis basement,the design thus adopted a large chassis and multi-tower structure.The computing method for the structure of large chassis basement and multi-tower,is proved to be safe,reasonable and with highly effective,which has been developed via selecting and tentatively calculating in this project's various structural models.A conclusion is offered in the final part of the paper for designers in this field as a useful reference.

structure of large chassis basement and multi-tower;calculating analysis;modeling

TU311.4

A

1671-9107（2012）03-0042-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.3.042

2012-03-07

唐蘭云（1964-），女，漢，四川岳池人，高級工程師，主要從事結構設計工作。