【摘要】本文以某大底盘多塔结构住宅项目的结构设计为例，主要从大底盘多塔结构的基础设计、上部结构设计要点以及大底盘多塔结构涉及的规范条文在结构设计中的实现等方面进行阐述，对其中结构设计常见的问题提出了一些建议。

【关键词】大底盘;多塔结构;结构设计;计算分析

1、引言

近几年来，随着我国经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，城市化进程的不断加快，我国建筑行业得到了迅猛发展，高层建筑也逐渐向多元化、多功能的方向趋近，大底盘多塔楼高层建筑应运而生。相对传统建筑而言，大底盘多塔结构高层建筑能够将两个或多个高层建筑在底部进行连接，规避设置永久变形缝带来的防水处理问题，在满足开发商和业主对建筑功能的要求的同时，实现经济利益最大化。当然，大底盘多塔结构由于其自身结构复杂的特点，结构设计时需要考虑的技术问题亦较多。本文以某大底盘多塔结构住宅项目为例，浅析了大底盘多塔结构在结构设计中应该注意的问题，以及大底盘多塔结构涉及的规范条文在结构设计中的实现问题。

2、工程概况

本工程位于湖南省长沙市，包括七栋高层住宅、一栋高层公寓、两栋多层沿街商业和地下室。住宅33层，高度99m;公寓27层，高度98m;地下室两层，局部一层，主要为地下车库，局部为人防地下室。工程总建筑面积16.8万㎡左右，建筑总平图见图1。本工程抗震设防烈度为6度，水平地震影响系数最大值αmax=0.04，场地特征周期Tg=0.35秒;场地为抗震一般地段，非液化区。建筑结构的安全性等级为二级;设计使用年限为50年。

3、基础设计及地下室超长设计构造

3.1基础选型

根据勘资料，地下室分区考虑抗浮，范围为（3.6～5.6）m水头，顶板覆土1.5m，经过核算，地下室需要局部设置抗浮锚杆以满足整体抗浮要求。根据地勘报告建议，1.2.3.4.5#栋采用筏板基础，6.7.8#栋采用桩基础，均以中风化泥质粉砂岩⑥作为基础持力层，成桩方式采用旋挖灌注桩;S-1、S-2沿街商业和地下车库采用独立基础，以强风化泥质粉砂岩⑤或中风化泥质粉砂岩⑥作为基础持力层。考虑不同形式基础沉降差异，设计时通过调整桩基数量、独基的尺寸来实现不同形式基础沉降差的调整。

3.2地下室超长设计构造

本工程地下室部分，负一层局部开敞，3#楼及独立商业在地下室范围外，与地下室脱开，其他单体与地下室没有设缝脱开，建筑物长度超出《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中的规定，设计时采取以下措施：

1）地下室结构超长，设计时计算温度应力。

2）采用补偿收缩砼，混凝土中掺外加膨胀剂。

3）每隔30-40m左右设一道后浇带，并根据设计要求合理确定后浇带的封闭时间，以减少混凝土前期收缩的影响。

4）对材料及施工采取以下措施

材料：混凝土原材料應采用低收缩、低水化热水泥，顶板施加部分预应力抵抗温度应力，采用碎石骨料，控制好砂、石的含泥量和级配，地下室混凝土内加入适量防水剂，同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量。

施工：控制混凝土的浇筑时间和浇筑温度，以部分抵消混凝土收缩和温度应力对结构的不利影响。在混凝土浇筑施工中，采取二次振捣措施，并应加强混凝土养护，特别是前期养护。

4、上部结构设计

4.1计算模型

现阶段大底盘多塔结构计算模型通常有如下两种：一种是将各塔楼离散开，取各单塔及地下室相关范围进行单独计算，可称之为“分塔模型”;另一种是把各塔楼连同大底盘结合在一起，作为一个整体参加计算，此时结构的内力计算是最真实的，可称之为“整体模型”。本项目由于各塔楼较分散，相隔较远，各单塔的控制指标及位移等计算采用分塔模型，单塔及地下室内力及配筋的计算采用整体模型。

4.2计算参数控制

本项目住宅和公寓采用剪力墙结构，剪力墙抗震等级为三级;地下室采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为三级;多层商业采用框架结构，框架抗震等级为四级。本工程采用北京盈建科股份有限公司开发的设计软件YJK1.8.2版进行整体计算，恒活荷载计算信息采用施工模拟三，整体指标计算时采用强制刚性楼板假定，内力配筋计算时采用非强制刚性楼板假定，结构阻尼比为5%，周期折减系数取0.85。大底盘多塔结构整体模型计算时因塔楼个数较多，自由度较高，为满足规范规定的质量参与系数不小于90%的要求，结构计算时振型个数选择不宜选择自动，取值不应少于塔楼数的9倍，本工程不同振型个数计算出来的质量参与系数见表1。另在现有阶段，因多塔结构振型数目较多，受计算软件功能的影响，通常计算所需时间较长，在结构计算时，墙元细分最大控制长度可改为2m，板元细分最大控制长度可改为1.5m，这样可节省计算时间约1.0h。

4.3计算结果分析

（1）各单塔按分塔模型计算的指标及位移结果见表2（因篇幅有限，仅列出典型楼栋计算结果）。

由以上结果看出：单塔在两个方向最大层间位移角均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》3.7.3条的要求;地震作用下最小楼层地震剪力系数值均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.12条的要求;结构扭转基本周期Tt与平动主周期T1之比小于0.9，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5条的要求。计算结果未发现较大的扭转作用，说明抗侧力构件布置和重要构件截面取值合理，刚度适中，层间位移和顶点位移控制较好。

（2）配筋计算结果分析：

通过多塔整体模型计算的地下室梁柱配筋结果与纯地下室模型（不组装上部多塔）计算的梁柱配筋结果进行比较可以发现，各塔楼周边两跨范围内多塔整体模型计算的地下室梁配筋结果（以某支座梁配筋为例AS=2300mm2）约为纯地下室模型计算的梁配筋结果（AS=1900mm2）的1.21倍，一般增加15%～30%，两跨范围外塔楼对地下室梁配筋结果的影响减小。地下室柱配筋及板配筋结果无显著差别。

5、规范条文在结构设计中的实现

1）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.6.2条，竖向体型突变部位楼板厚度不宜小于150mm，宜双层双向配筋，每层每方向钢筋网的配筋率不小于0.25%。体型突变部位其上、下层结构的楼板也应加强构造措施。本工程中对主楼周圈一跨范围楼板配筋做加强处理。

2）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.6.3-1条，上部塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%。此条通常在前期方案阶段予以协调控制，尽量使各单塔的层数、平面和刚度接近，单塔的布置对底盘宜对称布置，避免偏置。本工程通过软件计算得出的上部塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离为底盘相应边长的15%，满足规范要求。

3）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.6.3-3条，塔楼中与裙房相连的外围柱、剪力墙相应加强。剪力墙设置约束边缘构件，柱子箍筋在裙楼上下层范围内加密。本工程中各单栋剪力墙已是约束边缘构件，柱箍筋做全长加密处理。

4）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.6.3-4条，按整体模型和分塔模型分别计算的整体结构和各塔楼结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期的比值均不大于0.9，满足规程3.4.5条的要求。

结语：

大底盘多塔结构设计具有一定的复杂性，设计时要把握设计要点，抓住设计重点，采用合理的计算模型进行计算参数控制，并在后续施工图设计过程中将相应的规范条文要点予以体现，确保大底盘多塔结构的安全性和经济性。

参考文献：

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]穆立俊.对大底盘多塔高层建筑结构设计探析[J].中国房地产业，2012.

[4]杨柳.高层建筑结构大底盘多塔结构设计[J].建筑与结构设计，2014.

[5]易美英.某广场大底盘多塔结构分析[J].建筑结构，2015.

作者简介：

刘雄，湖南省建筑设计院有限公司，湖南长沙。