多塔結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的探討

摘要：隨著我國(guó)建筑工程技術(shù)的飛速提升，多塔結(jié)構(gòu)作為一種獨(dú)特的建筑形式，被逐漸應(yīng)用起來(lái)。不同于其他普通的幾棟建筑之間無(wú)需考慮干擾的問(wèn)題，多個(gè)多塔結(jié)構(gòu)的建筑需要共同一個(gè)裙樓時(shí)，其水平力作用是相互影響的，因此在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，多塔結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)有很多難點(diǎn)與要點(diǎn)。本文就多塔結(jié)構(gòu)中的工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題，從多塔結(jié)構(gòu)的特征出發(fā)，闡述了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與一些支持。

關(guān)鍵詞：多塔結(jié)構(gòu) 大底盤 工程設(shè)計(jì) 抗震分析

多塔結(jié)構(gòu)常被稱為大底盤的多塔結(jié)構(gòu)，是指結(jié)構(gòu)不為一個(gè)整體，但存在獨(dú)立成棟的情況，而因其可能出現(xiàn)共用一個(gè)大底盤裙樓的現(xiàn)象。與普通城市建筑不同，獨(dú)立的普通建筑在設(shè)計(jì)與施工時(shí)不需要考慮兩棟或者多棟建筑之間的互相干擾因素，而這種多個(gè)塔樓共用一個(gè)裙樓的情況則需要考慮到裙樓對(duì)于塔樓水平力的作用互相影響，所以多塔結(jié)構(gòu)的建筑在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)有很多需要考慮的因素。

一、多塔結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)介。

隨著城市的經(jīng)濟(jì)水平與社會(huì)的發(fā)展，大底盤結(jié)構(gòu)的多塔建筑形式越來(lái)越多，而我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中也提出了相應(yīng)的專門規(guī)定。人們對(duì)于城市建筑功能的需求推動(dòng)著多塔結(jié)構(gòu)建筑的廣泛應(yīng)用，其對(duì)于城市的影響也是非常重要的，隨著應(yīng)用的增多，其結(jié)構(gòu)形式方面的一些理論分析也逐漸得到了關(guān)注。多塔結(jié)構(gòu)的建筑就是指，包括大底盤與多塔兩個(gè)部分組成的建筑，其結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：

大底盤。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，大底盤是支撐上部塔樓結(jié)構(gòu)的重要部分，但其與塔樓之間還可以多種連接的關(guān)系存在。一方面，底盤與上部塔樓結(jié)構(gòu)之間的豎向分布為間斷性的，在連處采用的是轉(zhuǎn)換層的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)主要被用在住宅修建中。大底盤常常會(huì)使用框架結(jié)構(gòu)或者是布置剪力墻的框架結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面，如果兩者之間的結(jié)構(gòu)豎向分布為連續(xù)的，這時(shí)的上部塔樓的豎向結(jié)構(gòu)并沒(méi)有形成頂部中斷，而是呈一種連續(xù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

塔樓。塔樓是多塔結(jié)構(gòu)中最主體的部分，與眾多單體結(jié)構(gòu)一樣，可以分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、以及鋼筋與鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)三種，而常用的結(jié)構(gòu)的形式也可以分為框架、剪力墻、框筒以及筒體結(jié)構(gòu)幾種，對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)形式的建筑，在塔樓的剛度、質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面必須完全一致，分為對(duì)稱與不對(duì)稱兩種。

二、多塔結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的特征分析。

1、多塔結(jié)構(gòu)的建模形式。

多塔結(jié)構(gòu)建筑的建模方式，一般分為按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)層建設(shè)和不同標(biāo)準(zhǔn)層建設(shè)兩種，也就是通常說(shuō)的共用標(biāo)準(zhǔn)與廣義層兩種。而同一多塔結(jié)構(gòu)的兩種建模方式，其后續(xù)分析計(jì)算的效率與結(jié)構(gòu)是否一致，兩者的引用范圍與后處理文件又有怎樣的區(qū)別都需要我們進(jìn)行分析。針對(duì)共用的標(biāo)準(zhǔn)層建模形式，需要在SATWE的前處理中，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充定義。事實(shí)上，這個(gè)過(guò)程與單塔結(jié)構(gòu)相類似，同一樓層號(hào)內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)都按照同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層來(lái)輸入，組裝時(shí)要按照標(biāo)高，從上往下依次組裝。

2、多塔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置。

多塔結(jié)構(gòu)的建筑主要有幾個(gè)特點(diǎn)，首先在多個(gè)、多層建筑的底部，擁有連成整體的大裙房以此形成大底盤，當(dāng)然也有無(wú)底盤裙房的多塔結(jié)構(gòu)。而還存在多個(gè)塔樓只有地下室連載一起，而沒(méi)有地表以上的大型底盤結(jié)構(gòu)。還有的多塔結(jié)構(gòu)帶有大底盤，但結(jié)構(gòu)在大底盤上某層時(shí)突然收緊，屬于豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)如果布置不當(dāng)，很可能導(dǎo)致豎向剛度突然扭轉(zhuǎn)。針對(duì)這樣的情況，我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)程中也有相關(guān)的措施來(lái)解決。一方面，可以通過(guò)使得塔樓與對(duì)應(yīng)的底盤對(duì)稱布置的方式，盡量減少塔樓與底盤的偏心情況來(lái)解決。另一方面，通過(guò)合理的抗震設(shè)計(jì)，按照規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)樓層，避免在地震中被破壞。為了保證多塔樓結(jié)構(gòu)建筑的底盤與塔樓的整體作用，對(duì)于樓板應(yīng)加強(qiáng)配筋構(gòu)造，貫通板面的負(fù)彎矩配筋，且加強(qiáng)構(gòu)造的措施，有效防止結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)影響建筑。

三、多塔結(jié)構(gòu)的具體計(jì)算要點(diǎn)分析。

1、多塔定義的重要性。

多塔結(jié)構(gòu)的計(jì)算有很多要點(diǎn)，在進(jìn)行整體的計(jì)算時(shí)，首先必須進(jìn)行多塔的定義操作。因?yàn)閷?duì)于多塔結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算、以及考慮分塔的地震作用偶然偏心等，都必須在多塔定義以后進(jìn)行計(jì)算。尤其對(duì)于雙塔結(jié)構(gòu)的建筑來(lái)講，多塔定義在風(fēng)荷載的倒算中有著很大的意義，其定義影響著風(fēng)荷載計(jì)算的準(zhǔn)確性。其次，對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)的層統(tǒng)計(jì)參數(shù)分塔分層輸出也需要特別注意。在對(duì)多塔進(jìn)行定義后，通常分塔分層輸出的層統(tǒng)計(jì)參數(shù)主要包括，位移比、剪重比、剛度比和樓層抗剪承載力比、以及框架部分的柱剪力等等。而分塔輸出布置要實(shí)現(xiàn)結(jié)果的輸出、方便結(jié)果的查看，對(duì)于各單體的平面構(gòu)件布置不同時(shí)，沒(méi)有定義的多塔結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果將會(huì)是不正確的。

2、計(jì)算振型個(gè)數(shù)與結(jié)構(gòu)體系的選擇。

多塔結(jié)構(gòu)的計(jì)算振型個(gè)數(shù)應(yīng)依據(jù)國(guó)家規(guī)定的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，取值應(yīng)大于15，且不小于塔樓數(shù)的9倍。但對(duì)于振型個(gè)數(shù)最佳的取值卻沒(méi)有一個(gè)特別的規(guī)定，事實(shí)上，由于多塔結(jié)構(gòu)的振型復(fù)雜，高振型對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較大，當(dāng)建筑物的質(zhì)量與剛度分布不均時(shí)，建筑物的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的振動(dòng)反應(yīng)相對(duì)增大，影響力就更為突出。

3、裙房層數(shù)與轉(zhuǎn)換層的層號(hào)填寫。

對(duì)于底盤樓層較多，上部塔樓高度不高的非典型多塔結(jié)構(gòu)建筑而言，如果設(shè)計(jì)時(shí)輸入了較高的裙房樓層號(hào)，則很容易出現(xiàn)剪力墻底部的加強(qiáng)區(qū)過(guò)高的現(xiàn)象。對(duì)于這種不合理的現(xiàn)象，可以通過(guò)輸入0，再由程序按照規(guī)范計(jì)算的方式計(jì)算剪力墻加強(qiáng)區(qū)的高度，對(duì)于受理復(fù)雜的底盤定鏈接層以上，以及下一層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件一并進(jìn)行加強(qiáng)調(diào)整。而對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)設(shè)置有轉(zhuǎn)換層的工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，則需要在參數(shù)中輸入轉(zhuǎn)化層的層號(hào)。層號(hào)指的是從結(jié)構(gòu)的最底層開始，到自然層的號(hào)，為軟件按照帶轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)確定剪力墻的加強(qiáng)區(qū)高度。當(dāng)裙房的層數(shù)與轉(zhuǎn)換層號(hào)所計(jì)算出來(lái)的剪力墻加強(qiáng)區(qū)高度不同時(shí)，軟件會(huì)進(jìn)一步對(duì)兩者比較的大值進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整和約束邊緣構(gòu)件設(shè)置操作。

4、周期比與位移比的計(jì)算分析。

對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的建筑工程進(jìn)行周期比的計(jì)算，一般就是將多塔結(jié)構(gòu)以近似分割的形式，切割成各個(gè)單塔結(jié)構(gòu)，再分別進(jìn)行計(jì)算，這種方式也就是我們常說(shuō)的離散模型。與普通的周期比計(jì)算相似，各個(gè)單塔結(jié)構(gòu)的周期比計(jì)算必須按照強(qiáng)剛性樓板假定來(lái)進(jìn)行，還要考慮到樓板的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行剪重比、剛度比以及樓層受剪承載力的計(jì)算。因?yàn)槎嗨Y(jié)構(gòu)自身的構(gòu)建較多，所以其內(nèi)力的小幅度變化也會(huì)對(duì)配筋的驗(yàn)算結(jié)論產(chǎn)生影響，因此，對(duì)于構(gòu)建內(nèi)力的分析以及配筋驗(yàn)算時(shí)的模型設(shè)計(jì)應(yīng)盡量做到完整，應(yīng)視樓板的具體情況來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的彈性板或者彈性膜。

結(jié)語(yǔ)：事實(shí)上，對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)還有非常多的因素要注意，為滿足更多的功能需求，多塔結(jié)構(gòu)的發(fā)展將會(huì)越來(lái)越好。而針對(duì)多塔結(jié)構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜、豎向剛度突變以及結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，我們必須采取合理的措施，根據(jù)工程的實(shí)際情況，保證各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑專業(yè)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，綜合考慮各項(xiàng)影響因素，認(rèn)真分析，提出合理、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方式，應(yīng)用于工程建筑中，相信就能處理好多塔結(jié)構(gòu)的眾多問(wèn)題，保證建筑的實(shí)用性。

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作者簡(jiǎn)介：景宇（1989.2～），男，貴州人，研究生學(xué)歷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)