論多塔樓結構設計

1、<p><b>　　論多塔樓結構設計</b></p><p>　　摘 要多塔樓結構的主要特點在多個多、高層建筑的底部有一個連城整體的大裙房，形成大底盤；針對多塔樓的結構設計，本文提出個人的設計觀點以供探討。 </p><p>　　關鍵詞多塔樓；結構設計；構造；規(guī)定 </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼： A </

2、p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻標識碼：Ａ </p><p>　　1 多塔樓結構定義 </p><p>　　多塔樓結構的主要特點是，在多個多、高層建筑的底部有一個連城整體的大裙房，形成大底盤；當1幢高層建筑的底部設有較大面積的裙房時，為帶底盤的單塔結構，這種結構是多塔樓結構的一個特殊情況。對于多個塔樓僅通過地下室連為一體，地上無裙房或有局部較小裙房但不連為一體

3、的情況，一般不屬大底盤多塔樓結構。 </p><p>　　2多塔樓結構布置和構造的有關規(guī)定 </p><p>　　2.1帶大底盤的多高層建筑，結構在大底盤上一層突然收進，屬豎向不規(guī)則結構；大底盤上有2個或多個塔樓時，結構振型復雜，并會產(chǎn)生復雜的扭轉振動；如結構布置不當，豎向剛度突變、扭轉振動反應及高振型影響將會加劇。因此，多塔樓結構（含單塔樓）設計中應遵循下述結構布置的要求： </p

4、><p>　?。?）塔樓對底盤宜對稱布置，塔樓結構的綜合質(zhì)心與底盤結構質(zhì)心的距離不宜大于底盤相應邊長的20%（《高規(guī)》第10.6.1條）。 </p><p>　　1995年日本阪神地震中，有幾幢帶底盤的單塔樓建筑，在底盤上一層嚴重破壞。1幢5層的建筑，第一層為大底盤裙房，上部4層突然收進，而且位于大底盤的一側，上部結構與大底盤結構質(zhì)心的偏心距離較大，地震中第2層（即大底盤上一層）嚴重破壞；另1

5、幢12層建筑，底部2層為大底盤，，上部10層突然收進，并位于大底盤的一側，地震中第3層（即大底盤上一層）嚴重破壞，第4層也受到破壞。 </p><p>　　中國建筑科學研究院建筑結構研究所等單位的試驗研究和計算分析也表明，塔樓在底盤上部突然收進已造成豎向剛度和抗力的突變，如結構布置上又使塔樓與底盤偏心則更加劇了結構的扭轉振動反應。因此，結構布置上應注意盡量減少塔樓與底盤的偏心。 </p><p

6、>　?。?）抗震設計時，帶轉換層塔樓的轉換層不宜設置在底盤屋面的上層塔樓內(nèi)，否則應采取有效的抗震措施（《高規(guī)》第10.6.2條）。 </p><p>　　多塔樓結構中同時采用帶轉換層結構，這已經(jīng)是兩種復雜結構在同一工程中采用，結構的豎向剛度、抗力突變加之結構內(nèi)力傳遞途徑突變，要使這種結構的安全能有基本保證已相當困難，如再把轉換層設置在大底盤屋面的上層塔樓內(nèi)，僅按規(guī)范和其他各項規(guī)定設計也很難避免該樓層在地震中

7、破壞，設計者必須提出有效的抗震措施。上面介紹的日本阪神地震的震害很值得我們吸取經(jīng)驗教訓。 </p><p>　?。?）多塔樓建筑結構的各塔樓的層數(shù)、平面和剛度宜接近（《高規(guī)》第10.6.1條）。 </p><p>　　中國建筑科學研究院建筑結構研究所等單位進行了多塔樓結構的有機玻璃模型試驗和計算分析說明，當各塔樓的質(zhì)量和剛度不同，分布不均勻時，結構的扭轉振動反應大，高振型對內(nèi)力的影響更為突

8、出。如各塔樓層數(shù)和剛度相差較大時，宜將裙房用防震縫分開。 </p><p>　?。?）結構布置中不允許上述3中不利的結構布置同時在一個工程中出現(xiàn)。 </p><p>　　2.2 多塔樓結構的設計除需符合《高規(guī)》的各項有關規(guī)定外，尚應滿足下列補充加強措施： </p><p>　　（1）為保證多塔樓（含單塔樓）建筑結構底盤與塔樓的整體作用，底盤屋面樓板厚度不宜小于150

9、mm，并應加強配筋構造，板面負彎矩配筋宜貫通；底盤屋面的上、下層結構的樓板也應加強構造措施。當?shù)妆P樓層為轉換層時，其底盤屋面樓板的加強措施應符合《高規(guī)》第10.2.20條及關于轉換層樓板的規(guī)定（《高規(guī)》第10.6.3條）。 </p><p>　　（2）抗震設計時，對多塔樓（含單塔樓）結構的底部薄弱部位應予以特別加強。多塔樓之間的底盤屋面梁應予以加強；各塔樓與底部裙房相連的外圍柱、剪力墻，從固定端至裙房屋面上一層的

10、高度范圍內(nèi)，柱縱向鋼筋的最小配筋率宜適當提高，柱箍筋宜在裙房屋面上、下層的范圍內(nèi)全高加密；剪力墻宜按《高規(guī)》第7.2.16條的規(guī)定設置約束邊緣構件（《高規(guī)》第10.6.4條）。 </p><p>　　2.3當塔樓為底部帶轉換層結構時，應滿足《高規(guī)》第10.2節(jié)的各項規(guī)定。 </p><p>　　3多塔樓結構計算的步驟 </p><p>　　（1）多塔樓結構，每個塔樓

11、都有獨立的迎風面，在計算風荷載時不考慮各塔樓的相互影響。每個塔樓都有獨立的變形，各塔樓的變形僅與塔樓本身因素與底盤連接的關系和底盤的受力特性有關，各塔樓之間沒有直接影響，而有通過底盤產(chǎn)生的間接影響。 </p><p>　　（2）多塔結構，也應按《高規(guī)》4.3.5條規(guī)定，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，在剛性樓板假定條件下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值比值，結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主

12、的第一周期的比值，均應符合該條要求。 </p><p>　?。?）位移比控制計算應考慮各塔樓之間的相互影響，將各塔樓連同底盤作為一個完整的系統(tǒng)進行分析，即采用“整體模型”，各塔樓每層為一塊剛性樓板，各塔樓相互獨立。計算出每個塔樓每層及底盤各層最大水平位移與平均水平位移的比值，最大層間位移與平均層間位移的比值。 </p><p>　　在方案設計階段各塔樓的位移控制計算也可如同周期比控制計算一

13、樣采用“離散模型”。但大底盤各樓層的位移控制應采用“整體模型”。 </p><p>　?。?）周期比控制計算，由于目前沒有計算多塔情況下每個振型的平動因子和扭轉因子的方法，只能近似地采用“離散模型”，即將各塔樓分離開進行計算。 </p><p>　?。?）多塔結構的構件內(nèi)力分析和截面設計計算時，應將各塔樓連同底盤作為一個完整的系統(tǒng)進行分析，即采用“整體模型”，同時樓板也應根據(jù)具體情況，采用

14、剛性或彈性假定。 </p><p>　　在構件內(nèi)力分析時，當樓層豎向構件最大水平位移和層間位移與平均值比值大于1.2倍時，還應按雙向地震作用但不考慮偶然偏心影響進行計算。單向地震作用和雙向地震作用均應按扭轉耦聯(lián)振型分解法進行計算。 </p><p>　　（6）采用SATWE分析軟件，“整體模型”計算所得多塔結構的周期是整個結構系統(tǒng)的周期，一般情況下難以區(qū)分是哪個塔樓的周期。 </p&

15、gt;<p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]GB 50011-2010,建筑抗震設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010. </p><p>　　[2]JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010. </p><p>　　[3]多層及高層建筑結構