关于大底盘多塔结构设计的探讨

摘要：在现代建筑设计中大底盘多塔结构已经得到广泛应用，尤其是用作住宅小区中的商品房建筑。这种设计结构占地面积小，对地上空间利用率高，极大拓宽了楼体的使用功能。大底盘多塔结构在抗震和抗沉降方面有很好的效果。本文针对如何设计大底盘多塔结构进行了深入的研究探讨。

关键词：多塔结构 抗震 大盘设计

目前，高层建筑不再将住宅和商用办公区分开，在住宅小区的外围是商用的商场或办公楼，呈现出民用商用综合并存的发展趋向，大盘多塔结构也随之成为高层建筑的流行模式。在设计大盘多塔结构时，应注意整体结构的防震和地下结构防开裂等问题。

一、大底盘多塔结构的分类

总体来讲，大底盘多塔结构可以初步分为三大类：

1.1. 简单型多塔结构

简单型的多塔结构指的是在一个较大的底盘上建造多栋高层建筑，有时出于安全和实际情况的考虑，也可以只在大底盘上建造单栋高层建筑。底盘一般包括地下室和低下停车场等配套设施，变截面的柱长一般设计成标准的阶形柱，底盘的裙房在设计时一般也采用较大的空间，此类多塔结构常见于较大的综合型住宅小区。

复杂型多塔结构是在简单型多塔结构的基础上，增加建筑内部的钢结构，在确定结构内的长度系数时一般采用铰接其中的排架柱的方式，在模型中把顶部进行连接，再改造钢结构中的连接部位，对得出的结果参考相关条件做相应的校正修改，便可以得出排架柱的长度系数。

1.3.带缝型多塔结构

带缝型多塔结构指的是在设计建筑结构时，增添建筑内部的伸缩缝、抗震缝和抗沉降缝等。这种结构设计主要出现在层楼间距较小的高层建筑结构中，属于比较特殊的多塔结构，不是常用类型。

二、大底盘多塔结构的设计

2.1. 计算模型

目前，在进行多塔结构计算时，一般采用两种计算模型：整体模型和离散模型。整体模型指的是在对多塔结构进行计算时，将底盘和塔楼二者作为一个统一的整体，对这一整体进行分析计算；离散模型指的是在对多塔结构进行计算时，将每一个塔楼都作为一个独立的个体进行分析计算。在现实应用中，由于整体模型计算较为简单便捷，实用性更强，所以一般采用整体模型计算较多。目前在进行整体模型计算时多采用SATWE软件，最新版本的SATWE软件能够将多塔结构的大多数参数作为一个整体进行统一计算设计，如层间的刚度比、层载比和剪重比等。而有些设计却不能用整体模式计算，只能采用离散模型进行计算分析，如塔楼的位移比和周期比等的计算。对这些参数进行计算时，不能采用整体计算，而是将整体的结构切分成一个个的独立结构模式，以方便对各个单独塔楼进行独立抗震设计的计算。此外，当塔楼的建筑造型和层数存在较大差别时，采用整体模型计算时不仅要求分析人员要有较高的综合水平，而且在分析各塔楼间的扭转特性参数时很难得出确切的参考数据，这种情况下，采用离散模型计算分析可以较为便捷的得到准确数据。

2.2.抗震设计

目前大底盘多塔结构中常用的抗震设计方法可以分为三大类：动力时程分析法、振型分解反应谱发和底部剪力法。

2.2.1动力时程分析法

动力时程分析法是采用预先对结构进行地震波检测处理后，再对其进行地震中的动力分析研究，进而设计出抗震方法的原理。采用动力时程分析法可以检测出整体结构的薄弱环节，可以对此环节实施针对性的调整，升级结构的抗震极限和防裂等级，在设计不规则结构或较为复杂的建筑结构时常用此方法检测调整结构整体的薄弱环节。该方法主要从三方面（层模型、杆系层模型和空间杆系层模型）对结构进行动力分析得出结论。在采用动力时程分析法时，一般用SPA84软件积分计算塔楼的灵活自由度，用SPA2000软件积分计算结构底盘建筑的抗震弹性，最后用TAT软件进行修改调整。

2.2.2振型分解反应谱发

振型分解反应谱法是目前采用较为广泛的一种用于计算结构抗震性能的方法。在大多数情况下，阵型低阶的参与系数在设计多塔结构中一般不予考虑，基本可以忽略不计，这是因为振型阶数和振型参与系数之间呈反比例关系，也就是说振型阶数越大，振兴参与系数越小。在对称的多塔结构中，由于阵型参与系数较小，可以忽略不计，一般采用SRSS阵型组合方法，而对于塔楼不对称的结构，因结构中存在双向偏心的问题，导致结构在水平方向上产生平扭藕联振动，所以一般采用CQC阵型组合方法。

2.2.3底部剪力法

底部剪力法是根据地震反应谱理论，利用整体结构底部的总地震剪力和等效质点的水平地震作用相等的原理，计算结果抗震作用的方法。底部剪力法的适用条件：一是建筑结构总高度不超过40m，二是结构的质量和刚度在竖直方向分步均匀，三是结构在地震中以剪切变形为主等。目前，该方法因限制条件较多，一般很少采用。

三、地下室防裂设计

大底盘多塔结构的地下室面积较大，一般超过一万甚至两万平方米，其设计长度已经远超伸缩缝的最大间距，这就需要大底盘多塔结构的地下室设计沉降缝用以配合伸缩缝的不足之处。考虑造成混凝土产生裂缝的各种因素，发现在结构中留缝不是唯一的设计手段，增加多塔结构的地下室抗裂性能，可以从以下几方面入手：一是控制砂石骨料的配比和降温，减小混凝土在降温硬化过程中的受力；二是控制混凝土强度等级，在满足防水和承载力要求的前提下，混凝土强度控制在C25--C35之间为最佳；三是在浇注方法上采用分层浇注，每层混凝土要严格控制在初凝前完成上层浇注，采用阶梯式进行。

四、结论

目前我国建筑领域内，越来越多的人接受并采用大底盘多塔结构模型。在大底盘多塔结构中，根据结构的实际情况不同，在综合计算设计结构的抗震和抗地下部分开裂方面采用适当的方法，已经可以达到很好的效果，但在一些细节方面，如弹塑性动力分析还存在不尽人意之处，需继续研究改进。