帶底盤雙塔的高層建筑結構設計實例探討

朱錦鵬

摘要：本文筆者將結合具體的住宅綜合樓施工實例，簡要探討了帶底盤雙塔的超限高層建筑結構的結構布置、計算分析、構造措施等，并提出了相應的設計建議。希望能對類似工程起到借鑒作用。

關鍵詞：帶底盤雙塔；超限高層；結構設計

引言

隨著不斷發展的城市化進行，逐漸出現越來越多的高層建筑物。本文結合某一住宅綜合樓施工建設項目，對帶盤底雙塔的超限高程建筑結構設計進行分析，對建筑結構的選型和布置進行分析，能對類似的工程起到借鑒作用。

1工程概況

本工程為某一住宅綜合樓，兩棟23層塔樓設置在5層底盤上，地上1～2層是商場，3-5層是辦公，6層以上是住宅；地下1層是汽車和設備用房，地下2層是人防地下室。該工程具有8度的抗震設防烈度和0.3kN/㎡基本風壓，Ⅱ類的場地類別。塔樓部分是剪力墻結構，底盤部分是由框支梁柱和框架梁柱的框架剪力墻結構組成，將轉換框支架設計在第6層樓面。基礎是一種箱形基礎，持力層是由卵石土組成。本工程有超出8度區框支剪力墻結構的最大容許高度8%以內范圍問題存在，并且還具有較長的底盤長度、較高的轉換梁位置等。

2結構布置

為了滿足商場和地下車庫的需要，使得該樓有一些剪力墻無法落地，所以需要合理布置住宅區的剪力墻，尤其是需要設置好底盤部分落地剪力墻，因此需要對一些因素進行考慮：

（1）功能的合理性。首先需要能夠對商場和車庫的使用空間的要求進行滿足。

（2）結構的對稱性。為了避免結構的扭轉變形所造成的不利影響，抗側力構件需要確保均勻對稱。

（3）合理布置塔樓住宅部分的剪力墻。該部分可以采取大開間剪力墻結構，但是需要適當加大轉換層以上2-3層的墻厚。這樣可以有利于控制框支層的剪切剛度和等效抗彎剛度以及布置底盤部分落地剪力墻。

（4）由于該工程具有較高的轉化梁位置，因此為了避免轉換層附近會有較大的內力和變形突變引起，更好的對框支撐剪力墻的剪切剛度和等效抗彎剛度比值進行控制，需要使用有樓電梯井、住宅靠走道剪力墻組成的雙重井筒和不會對商場和車庫造成影響的周邊剪力墻落地。

3計算分析

使用SATWE、TAT、FEQ程序進行計算分析該主體結構，結構分析表明當增大底盤部分的層數的時候，也逐漸增大結構的剛度和內力以及底盤約束塔樓的能力，樓層位移比較小。在計算的時候需要對以下參數的取值進行一定的考慮：

（1）振型組合數：對兩個塔樓和底盤各方向的變形特點進行考慮，本工程的振型組合數為18個。

（2）有限元FEQ的分析層數：由于該工程具有較高的轉化梁位置，需要有限計算分析地下一層到9層的樓面的梁、墻、柱。

（3）選取時程分析時地震波：本工程按照8度、Ⅱ類場地的要求，計算分析sATwE程序中的IAN1-2，LAN2-2和VAH-2三條地震波。

（4）0.2Q調整系數：由于該工程具有較高的工程轉換層位置，所以框支剪力墻的剪力是通過轉化樓板分別傳到落地剪力墻和框支柱上，所以底盤部分框支柱所承擔的剪力調整系數需要控制在0.20以上，本工程為0.3Q。

（5）周期折減系數：該工程塔樓具有較少的填充墻和較多的底盤填充墻，所以該系數取為0.95.

（6）梁剛度增大系數：本工程是一種現澆梁板，在對水平地震進行綜合考慮下，該系數一般是取為l。

4超限分析

4.1高度超限

由于本工程只有8度的超出主體高度區框支剪力墻結構的最大容許高度，這會加大該樓主體的地震作用和變形，框支層和轉換層附近的樓層剛度、內力和變形發生突變，導致十分困難進行設計樓層以下梁柱的截面，框支柱多數都是短柱，具有較差的延性，從而導致框支層和轉化層附近的樓層有較多的具有較差的抗震性薄弱層出現。

4.2高位轉移

（1）轉換層附近的剛度突變。分析結果表明在轉換層樓層出，有最大的樓層反應力發生突變，最嚴重是在第2-7層樓面上，第28層屋面上也發生較小突變。

（2）內力傳遞途徑的改變。因框支剪力墻的剪力分別是通過轉換層樓板傳到落地剪力墻和框支柱上，因此會增大底盤部分框支柱的剪力。

（3）薄弱層。由于轉換層具有較高的位置，導致框支層和轉換層附近的樓層剛度、內力和變形會有較大的突變發生，落地剪力墻和轉換層以及框支層的框支柱會有裂縫產生，導致在轉換層附近有較多的薄弱層形成。

4.3長度超限

由于本工程底盤具有97.6m的長度，遠超出相關文獻中規定的伸縮縫間距的要求。在施工梁、板和墻體的時候會有較大的水化熱反應產生，并且具有較大的溫度應力。因此為了避免周邊的梁、板和墻體發生裂縫問題，需要對其采取一定措施進行處理。

4.4豎向剛度和重量影響

本工程底盤和塔樓的剛度和重量相差比較大，塔樓和底盤部分的長度比為60%，寬度比為88%，高度比為25%，這兩部分箱基底板的基底反應分別是1 130KN/㎡和950KN/㎡，這會導致箱基底板不均勻的受力和整體彎曲的情況，從而引起沉降和附加應力的不均勻現象。

5設計建議

（1）需要嚴格控制轉換層位置，盡量避免存在高度超限和高位轉換層。

（2）應該采取反應譜法、時程分析法和有限元法進行計算分析此類的超限高程建筑結構，并控制轉換層的剪切剛度和等效抗彎剛度。

（3）加大框支梁的截面尺寸，必要的時候對支座加腋。

（4）按照箱基頂板到轉化層板之間的調整范圍將框支柱的剪力調整系數提高，適宜采用型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱。

（5）提高底盤部分剪力墻強度等級，減少開洞，按照成組方式進行布置落地剪力墻，將其圍城簡體。

（6）需要適當加大2-3層轉換層剪力墻混凝土強度等級和截面尺寸，不宜用小墻肢。

（7）應加大轉換層附近樓板厚度，并采取雙層雙向配筋方式，轉換層樓板和底盤屋面板厚和配筋率宜為200mm和0.3%，保證兩個塔樓之間轉換梁和底盤屋面面板能夠處在同一個高處上。

6結語

文章通過結合工程實例，對此高層結構采取合理結構布置如均勻對稱布置抗側力構件，合理控制框支撐剪力墻的剪切剛度和等效抗彎剛度比值等措施；同時針對高位轉換、長度超限等提出相應的處理措施，為同類工程提供參考實例。