高層建筑結構大底盤多塔結構設計初探

趙林星

摘要：為了節省城市用地，只能修筑更多的高層建筑來滿足在人們對于居住的需求。同時，業主對于高層建筑功能性要求也在發生改變，商住兩用的高層建筑越來越多，功能性的變化增加了建筑結構設計的難度。為了保證建筑結構穩定，采用大底盤多塔結構設計。文章首先簡要分析大底盤多塔結構特點，其表現的多樣性、不規則性、變形協調性特點，然后提出結構設計要點。希望本文的研究能夠為讀者提供有益參考。

關鍵詞：高層建筑;大底盤多塔結構;建筑結構設計

隨著建筑技術的研究和發展，高層建筑呈現多功能的趨勢，為了滿足業主對于建筑的多樣化功能需求，通過采用大底盤多塔結構設計，成為主要設計方式。但這一種結構的特點比較復雜，在設計過程需要考慮協同變形、扭轉不規則的問題，協調好大底盤、多塔之間關系，從而確保受力平衡，符合安全施工和功能性要求。

一、高層建筑大底盤多塔結構概述

這種結構大致可分為兩大類型，第一種是底盤頂層樓板作為塔樓的嵌固端，這種結構設計適用于小區地下停車場的功能，高層建筑處于住宅小區。第二種是不設置嵌固端，在塔樓與底盤頂層之間設置抗震縫，形成多塔樓結構。這種設計適用于商住兩用建筑，或是建筑偏向商業功能的建筑[1]。

（一）不規則性特點

由于高層建筑設計為商住兩用，將底盤及其地下部分作為商業場所，因此要求較大的面積，以及足夠高的樓層。建筑的上部多塔部分，主要作為居住、辦公場所。同時多塔部分的內收作用，造成建筑結構豎向剛度變化，形成的結構薄弱部分很容易因為其他原因造成建筑損壞，呈現質量、剛度分布不均勻的問題。通過在兩者之間設置結構轉換層，有效消除多塔與底盤的扭轉效應影響，通常將轉換層設置在塔樓內。裙房連接的屋面梁也需要加強，在塔樓與裙房連接位置，通過在剪力墻、固定端范圍內加強，適當提高最小配筋率，按照相關規范設置約束邊緣構件。

（二）結構多樣性

由于高層建筑的功能性需求增大，使得建筑結構日趨復雜，常見的大底盤多塔建筑，可以細分為帶縫、無裙房、復雜多塔結構等。同時多塔半結構、雙塔連體結構，后者對于軸線有對稱的要求，技術性沒有太高要求，只要符合基本對稱特征即可。根據多塔結構的設計理念和功能需求，對于建筑結構設計，要考慮動力、受力性能等因素，對于設計者提出更高的要求。

（三）變形協調性特點

采用大底盤多塔結構的高層建筑，通常以大底盤作為商用，上部主要為居住用途，呈現上部多塔與底盤頂部的內收。高層建筑中，以多塔作為其剪力墻，在大底盤的設置則通過增厚墻體，形成豎向剛度突變。為了確保兩者變形協調，在底盤頂部設置結構轉換層，同時將底盤嵌固在多塔結構[2]。

二、大底盤多塔結構設計要點

（一）沉降差異

高層建筑的層數增多，對地面的壓力也隨之增大，因此越高的建筑底盤承載負荷有所差異，當多塔樓個建筑地基小于其他部位體積，那么帶來的直接影響是地基不穩定，在使用過程中有很大的安全隱患。因此發現建筑大底盤呈現不均勻沉降的情況，應及時采取修護措施進行處理，以此保證施工安全和建筑使用安全。

對于建筑的沉降差異，需要對主樓、沉降縫、后澆帶進行處理。首先在主流方面，要遵循主樓基礎強化、裙房基礎弱化的處理方式，對于兩者較大的荷載差異，通過剛度調平的方式，根據施工需要調節裙房和主樓的沉降差以及不均勻沉降程度，確保建筑設計更安全、經濟。需要特別注意的是，此項處理僅適用不設永久沉降縫的情況。若是在主樓、裙房之間設置永久沉降縫，有效將兩者分開，這樣的操作方式會影響建筑立面效果，以及建筑的防水性能，為此需要調整基礎施工計劃，和成本投入方案。沉降縫的設置，有效消除裙房與主樓之間產生的沉降差。

沉降后澆帶設置在，根據JGJ3-2010的規程，按照結構面間距30～40m設置沉降后澆帶，通常一道后澆帶的寬度范圍在0.8～1m之間，通過這項操作貫通頂板、底部、墻板等部位，安裝位置在柱距三等分的位置，由此形成防水層。需要特別注意的是，后澆帶要避免在樓梯、洞口處設置。

綜合沉降縫和后澆帶的處理沉降效果分析，前者對具有地下空間的高層建筑產生影響;后者盡管投入成本高、施工耗時長，但是不對地下空間使用性能產生影響，在實際工程實踐后澆帶被廣泛應用。

（二）大底盤多塔結構計算方法

由于這一結構比較復雜，受力情況容易受到多塔之間的變形影響，通過使用計算軟件，對大底盤多塔進行建模，滿足設計人員對建筑的受力情況分析，獲取可靠的數據支持。實際設計過程，通常以整體建模、單塔分析的手段，針對3塔建模的效能限制問題進行計算，針對單個塔樓的剛度指標進行分析，然后將剛度相近的單塔組合建模，避免計算結果失真的情況。

大底盤結構根據使用功能的不同，可以細分為：1、帶裙房大底盤多塔結構，這一結構主要包括上部多塔、大底盤、附屬裙房的部分;2、不帶裙房的大底盤多塔結構，與上個結構基本一樣，少了附屬裙房的部分;3、復雜大底盤多塔結構，與第一個結構一樣，但是多了帶轉換層、其他結構類型的部分。

按照體型差異，大底盤多塔結構可分為緊湊型、分散型。前者表現為較小的多塔間距，根據45°線進行向下分割和相交。后者的多塔間距較大，同樣基于45°線向下分割，但是沒有相交部分。

根據以上要求，構成離散和整體模型分類。離散模型，主要帶縫的大底盤多塔結構，即沿著45°線向下斜切，在此范圍內構成獨立模型，其他部分切除。對于整體模型，表現為緊湊型大底盤多塔結構，由于底盤的頂面會產生內收作用，從而45°線相互交叉。這樣的模型設置，很容易因為地震作用，產生建筑結構整體影響，因此分散型模型大底盤多塔結構建模，不符合實際受力狀況，依據JGJ2-2013的相關要求，需要再補充靜力彈塑性分析、動力時程分析等計算方法[3]。

（三）解決大底盤裂縫

大底盤多塔結構的高層建筑剛度較大，上部與基地受力處于不均勻狀態，若不把握好兩者的平衡，有很大可能造成地基開裂，繼而影響建筑質量安全。因此將大底盤、多塔有效連接，成為了需要解決設計關鍵。采用剛性、柔性防水連接的方式，有很好的防開裂效果。但是剛性連接技術目前應用還不夠成熟，柔性防水連接的投入成本過高，同時后期維修困難，也不利于推廣和應用。因此，只能從控制混凝土等級以及澆筑后澆帶入手，保持建筑良好的承載力、耐久性。

關于混凝土種類，采用C25～35級低水化熱水泥，要嚴格控制砂石骨料、顆粒級配，這樣的設置能夠最大程度對混凝土進行降溫養護，縮小混凝土硬化過程產生的應力。關于后澆帶澆筑，需對梁、板鋼筋等部位貫通處理，在澆筑部位的兩側結構處進行澆筑。需要注意的是，梁、板部位澆筑的混凝土等級大于地板混凝土等級一級，完成澆筑后還需要養護處理。大底盤多塔結構設計，需根據設計建筑的層高、抗震性能、所處地區氣候等條件納入設計考慮，以此分析結構薄弱的部分，進一步加強建筑結構性能。

三、結語：

綜合上述，對于高層建筑結構大底盤多塔結構，其滿足了人們對于建筑的更多用途的需求。但這種建筑結構設計比較復雜，需要考慮的因素較多，天氣、溫度、地基處理、混凝土澆筑都可能影響建筑結構，只有加強細節管理，才能保證建筑設計的規范性和經濟性。

參考文獻：

[1]李建亮.淺析坡地高層大底盤多塔復雜體型建筑的結構設計[J].福建建材，2016（10）：34-35.

[2]鮑曉平.某大底盤多塔建筑工程的超限結構設計和抗震分析[J].上海建設科技，2015（03）：15-18.

[3]周世忠.基于高層建筑結構大底盤不規則多塔結構的設計研究[J].河南科技，2014（12）：170.