多塔大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計論文

1、多塔大底盤結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計【摘要】本文對多塔大底盤的結(jié)構(gòu)特點進行系統(tǒng)分析，針對不同情況采用不同的簡化模型進行計算分析，提出兩種有效的多塔結(jié)構(gòu)建模方式，并通過實例對多塔大底盤結(jié)構(gòu)進行比較分析。從概念設(shè)計出發(fā)，重視結(jié)構(gòu)薄弱部位的分析，提出該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點及抗震措施?！娟P(guān)鍵詞】多塔大底盤；多塔；分塔；概念設(shè)計；抗震措施隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，多塔大底盤建筑不斷涌現(xiàn)，以解決公共建筑用房和日益旺盛的停車需求，同時有助于實現(xiàn)居民區(qū)綜合配套功能和居住環(huán)境綠化美化的目標(biāo)。1. 多塔大底盤結(jié)構(gòu)特點多塔結(jié)構(gòu)，一般是在多棟高層建筑的底部有一個連成整體的大裙房（含地下室）形成大底盤。多塔結(jié)構(gòu)在底盤上一層的平面布置有劇烈變

2、化，上部結(jié)構(gòu)突然收進，屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)；塔樓與底盤的結(jié)合部結(jié)構(gòu)豎向剛度和承載力發(fā)生突變，容易形成薄弱部位；多個塔樓相互作用，使結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜，如結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)，扭轉(zhuǎn)振動反應(yīng)及高階振型影響會加劇。多塔結(jié)構(gòu)在受力上有兩個突出的特點：1）每個塔樓有獨立的迎風(fēng)面，在計算風(fēng)荷載時，一般可以不考慮各塔樓間的相互影響。若上述結(jié)構(gòu)按單塔結(jié)構(gòu)計算時，在計算x向風(fēng)荷載時，其迎風(fēng)面積為x向迎風(fēng)面寬度與層高的乘積，計算得到的本層x風(fēng)荷載均分到兩個塔的所有節(jié)點上，與實際情況相比，各節(jié)點的風(fēng)荷載值少算一半；同理，y向迎風(fēng)面寬度增大，計算的節(jié)點風(fēng)荷載偏大。2）每個塔樓都有獨立的變形，其變形不僅與塔樓本身因素有關(guān)，與底盤的連接

3、關(guān)系及底盤的受力特性也有關(guān)。各塔樓間沒有直接影響沒在一般抗震設(shè)計時，一般可以不考慮塔樓間的相互作用。但如果各塔樓的高度、剛度相差很大，且塔樓布局不合理，各塔樓通過底盤的間接影響很大時，其相互作用就不能忽略了。2. 多塔大底盤結(jié)構(gòu)的計算分析高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程10.6.3規(guī)定：大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)，可按整體結(jié)構(gòu)和分塔樓計算模型分別驗算整體結(jié)構(gòu)和各塔樓結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與平動為主的第一周期的比值，并采用較不利的結(jié)果進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。多塔結(jié)構(gòu)周期比的計算模型，宜采用分塔切開的單塔模型分析。因為多塔振動是相互影響的共同振動，理論上是分不開的，這樣很難確定各塔彼此都合理的扭轉(zhuǎn)周期和平動周期。控制剪重比

4、、位移比、剛度比、承載力比的計算模型可以是整體模型，但一定要定義多塔，否則，這些結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的統(tǒng)計將沒有意義。構(gòu)件設(shè)計一般可取多塔的整體模型分析。當(dāng)下部連體層數(shù)較多時，應(yīng)以整體分析模型為主；下部裙房層數(shù)較少時，可按單塔模型分析設(shè)計，或者兩者取大值控制。根據(jù)多塔結(jié)構(gòu)與大底盤的不同連接，分兩種情況進行多塔切分簡化。1）地下室相連，地上各塔分開。各塔樓地上部分可單獨建模，單獨設(shè)計，嵌固點取在地下室頂板位置（一般可以滿足），可得到各塔樓的周期比、構(gòu)件內(nèi)力，該獨立模型可用于塔樓上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。然后再進行整體建模，設(shè)計地下室及基礎(chǔ)。各塔底層（地上一層）的設(shè)計結(jié)果，應(yīng)取兩種模型包絡(luò)設(shè)計。2）地下室相連，地上有

5、裙房，裙房以上各塔分開。一般采用45斜線切分法：從塔樓和裙房頂板交界處作45向外斜線交于裙房及地下室底部，嵌固于基礎(chǔ)頂面，截取各塔計算其周期比、位移比及結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋。而后進行整體計算，設(shè)計裙房、地下室及基礎(chǔ)。3. 多塔結(jié)構(gòu)的建模方式結(jié)構(gòu)分析計算一般采用pkpm軟件，對多塔結(jié)構(gòu)的整體建模計算，軟件有兩種方法：1）普通層模型多塔補充定義。所有塔樓平面都在同一標(biāo)準(zhǔn)層中布置完成，下一層的樓頂標(biāo)高即是上一層的層底標(biāo)高，任何樓層都只能和層高緊相鄰的上下層相連，組裝方式如圖（四）所示。然后指定“多塔”，在平面圖中以圍區(qū)的方式指定各塔樓范圍內(nèi)的構(gòu)件；在“多塔立面”中，可以根據(jù)兩個塔樓的不同情況，修改層高、混凝

6、土等級及抗震等級等參數(shù)。該方法的優(yōu)點在于標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)少，分塔方式較清晰。2）采用“廣義樓層法”進行建模計算。分別建立大底盤部分的標(biāo)準(zhǔn)層及大底盤以上各單獨塔樓獨立的標(biāo)準(zhǔn)層模型，組裝時先自下而上完成第一個單塔，然后其余單塔通過修改樓層底標(biāo)高均以大底盤頂部為基底依次組裝完成，由程序自動判別所有樓層的空間位置并形成連接，組裝方式如圖（五）所示。該方法為第一種方式的有效補充，適合復(fù)雜多塔工程的建模。4. 多塔大底盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求多塔結(jié)構(gòu)在底盤上一層的平面布置有劇烈變化，上部結(jié)構(gòu)突然收進，屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)；塔樓與底盤的結(jié)合部豎向剛度和承載力發(fā)生突變，容易形成薄弱部位；多個塔樓相互作用，使結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜，如結(jié)構(gòu)

7、布置不當(dāng)，扭轉(zhuǎn)振動反應(yīng)及高階振型影響會加劇。大量震害實例說明，塔樓與大底盤結(jié)合部位及上下各一層的構(gòu)件在地震中破壞嚴(yán)重。為此，規(guī)范為多塔結(jié)構(gòu)提供了比較詳細的抗震措施要求，在多塔 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)從概念設(shè)計出發(fā)，重視結(jié)構(gòu)薄弱部位的分析，加強抗震構(gòu)造措施，其要點是：1）各塔樓的層數(shù)、平面和剛度及結(jié)構(gòu)形式宜接近；塔樓對底盤宜對稱布置；上部塔樓結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)心與底盤結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離不宜大于底盤相應(yīng)邊長的20%，以減小塔樓偏置對底盤的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。2）抗震設(shè)計時，轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在大底盤范圍內(nèi)，不宜設(shè)置在底盤以上的塔樓內(nèi)，以避免高位轉(zhuǎn)換形成的結(jié)構(gòu)薄弱部位。3）多塔大底盤結(jié)構(gòu)，底盤頂部的樓板宜加強，樓板厚度不宜小于

8、150mm，宜雙層雙向配筋，每層每方向鋼筋網(wǎng)的配筋率不宜小于0.25%。底盤屋面上、下層結(jié)構(gòu)的樓板也應(yīng)加強構(gòu)造措施。4）塔樓中與裙房相連的外圍柱、剪力墻，從固定端至裙房屋面上一層的高度范圍內(nèi)，柱縱向鋼筋的最小配筋率宜適當(dāng)提高，剪力墻宜按規(guī)定設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，柱箍筋宜在裙樓屋面上、下層的范圍內(nèi)全高加密；多塔樓之間裙房連接體的屋面梁應(yīng)予以加強；當(dāng)塔樓結(jié)構(gòu)相對于底盤結(jié)構(gòu)偏心收進時，應(yīng)加強底盤周邊豎向構(gòu)件的配筋構(gòu)造措施。5. 結(jié)論1）在多塔大底盤結(jié)構(gòu)中，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，合理確定計算模型的嵌固端，采用合理的簡化模型進行計算分析。2）多塔結(jié)構(gòu)振型比較復(fù)雜，應(yīng)準(zhǔn)確理解“塔”的概念，正確劃分多塔是結(jié)構(gòu)整體計算的關(guān)鍵。3）結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)分析可采用分塔計算模型分析，而結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計需取整體與分塔模型的計算結(jié)果包