論多塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　論多塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘 要多塔樓結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)在多個(gè)多、高層建筑的底部有一個(gè)連城整體的大裙房，形成大底盤(pán)；針對(duì)多塔樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文提出個(gè)人的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)以供探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞多塔樓；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)造；規(guī)定 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </

2、p><p>　　中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ </p><p>　　1 多塔樓結(jié)構(gòu)定義 </p><p>　　多塔樓結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是，在多個(gè)多、高層建筑的底部有一個(gè)連城整體的大裙房，形成大底盤(pán)；當(dāng)1幢高層建筑的底部設(shè)有較大面積的裙房時(shí)，為帶底盤(pán)的單塔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是多塔樓結(jié)構(gòu)的一個(gè)特殊情況。對(duì)于多個(gè)塔樓僅通過(guò)地下室連為一體，地上無(wú)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(pán)多塔樓結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　2多塔樓結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造的有關(guān)規(guī)定 </p><p>　　2.1帶大底盤(pán)的多高層建筑，結(jié)構(gòu)在大底盤(pán)上一層突然收進(jìn)，屬豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)；大底盤(pán)上有2個(gè)或多個(gè)塔樓時(shí)，結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜，并會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；如結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)，豎向剛度突變、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)及高振型影響將會(huì)加劇。因此，多塔樓結(jié)構(gòu)（含單塔樓）設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循下述結(jié)構(gòu)布置的要求： </p

4、><p>　　（1）塔樓對(duì)底盤(pán)宜對(duì)稱布置，塔樓結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)心與底盤(pán)結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離不宜大于底盤(pán)相應(yīng)邊長(zhǎng)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(pán)的單塔樓建筑，在底盤(pán)上一層嚴(yán)重破壞。1幢5層的建筑，第一層為大底盤(pán)裙房，上部4層突然收進(jìn)，而且位于大底盤(pán)的一側(cè)，上部結(jié)構(gòu)與大底盤(pán)結(jié)構(gòu)質(zhì)心的偏心距離較大，地震中第2層（即大底盤(pán)上一層）嚴(yán)重破壞；另1

5、幢12層建筑，底部2層為大底盤(pán)，，上部10層突然收進(jìn)，并位于大底盤(pán)的一側(cè)，地震中第3層（即大底盤(pán)上一層）嚴(yán)重破壞，第4層也受到破壞。 </p><p>　　中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所等單位的試驗(yàn)研究和計(jì)算分析也表明，塔樓在底盤(pán)上部突然收進(jìn)已造成豎向剛度和抗力的突變，如結(jié)構(gòu)布置上又使塔樓與底盤(pán)偏心則更加劇了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)。因此，結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)注意盡量減少塔樓與底盤(pán)的偏心。 </p><p

6、>　?。?）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，帶轉(zhuǎn)換層塔樓的轉(zhuǎn)換層不宜設(shè)置在底盤(pán)屋面的上層塔樓內(nèi)，否則應(yīng)采取有效的抗震措施（《高規(guī)》第10.6.2條）。 </p><p>　　多塔樓結(jié)構(gòu)中同時(shí)采用帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，這已經(jīng)是兩種復(fù)雜結(jié)構(gòu)在同一工程中采用，結(jié)構(gòu)的豎向剛度、抗力突變加之結(jié)構(gòu)內(nèi)力傳遞途徑突變，要使這種結(jié)構(gòu)的安全能有基本保證已相當(dāng)困難，如再把轉(zhuǎn)換層設(shè)置在大底盤(pán)屋面的上層塔樓內(nèi)，僅按規(guī)范和其他各項(xiàng)規(guī)定設(shè)計(jì)也很難避免該樓層在地震中

7、破壞，設(shè)計(jì)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(yàn)教訓(xùn)。 </p><p>　?。?）多塔樓建筑結(jié)構(gòu)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(guó)建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所等單位進(jìn)行了多塔樓結(jié)構(gòu)的有機(jī)玻璃模型試驗(yàn)和計(jì)算分析說(shuō)明，當(dāng)各塔樓的質(zhì)量和剛度不同，分布不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)大，高振型對(duì)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(shí)，宜將裙房用防震縫分開(kāi)。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)布置中不允許上述3中不利的結(jié)構(gòu)布置同時(shí)在一個(gè)工程中出現(xiàn)。 </p><p>　　2.2 多塔樓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)除需符合《高規(guī)》的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)滿足下列補(bǔ)充加強(qiáng)措施： </p><p>　?。?）為保證多塔樓（含單塔樓）建筑結(jié)構(gòu)底盤(pán)與塔樓的整體作用，底盤(pán)屋面樓板厚度不宜小于150

9、mm，并應(yīng)加強(qiáng)配筋構(gòu)造，板面負(fù)彎矩配筋宜貫通；底盤(pán)屋面的上、下層結(jié)構(gòu)的樓板也應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造措施。當(dāng)?shù)妆P(pán)樓層為轉(zhuǎn)換層時(shí)，其底盤(pán)屋面樓板的加強(qiáng)措施應(yīng)符合《高規(guī)》第10.2.20條及關(guān)于轉(zhuǎn)換層樓板的規(guī)定（《高規(guī)》第10.6.3條）。 </p><p>　?。?）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)多塔樓（含單塔樓）結(jié)構(gòu)的底部薄弱部位應(yīng)予以特別加強(qiáng)。多塔樓之間的底盤(pán)屋面梁應(yīng)予以加強(qiáng)；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(dāng)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(shè)置約束邊緣構(gòu)件（《高規(guī)》第10.6.4條）。 </p><p>　　2.3當(dāng)塔樓為底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足《高規(guī)》第10.2節(jié)的各項(xiàng)規(guī)定。 </p><p>　　3多塔樓結(jié)構(gòu)計(jì)算的步驟 </p><p>　　（1）多塔樓結(jié)構(gòu)，每個(gè)塔樓

11、都有獨(dú)立的迎風(fēng)面，在計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)不考慮各塔樓的相互影響。每個(gè)塔樓都有獨(dú)立的變形，各塔樓的變形僅與塔樓本身因素與底盤(pán)連接的關(guān)系和底盤(pán)的受力特性有關(guān)，各塔樓之間沒(méi)有直接影響，而有通過(guò)底盤(pán)產(chǎn)生的間接影響。 </p><p>　?。?）多塔結(jié)構(gòu)，也應(yīng)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(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值比值，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主

12、的第一周期的比值，均應(yīng)符合該條要求。 </p><p>　?。?）位移比控制計(jì)算應(yīng)考慮各塔樓之間的相互影響，將各塔樓連同底盤(pán)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)進(jìn)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(dú)立。計(jì)算出每個(gè)塔樓每層及底盤(pán)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(shè)計(jì)階段各塔樓的位移控制計(jì)算也可如同周期比控制計(jì)算一

13、樣采用“離散模型”。但大底盤(pán)各樓層的位移控制應(yīng)采用“整體模型”。 </p><p>　　（4）周期比控制計(jì)算，由于目前沒(méi)有計(jì)算多塔情況下每個(gè)振型的平動(dòng)因子和扭轉(zhuǎn)因子的方法，只能近似地采用“離散模型”，即將各塔樓分離開(kāi)進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>　?。?）多塔結(jié)構(gòu)的構(gòu)件內(nèi)力分析和截面設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)將各塔樓連同底盤(pán)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)進(jìn)行分析，即采用“整體模型”，同時(shí)樓板也應(yīng)根據(jù)具體情況，采用

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

15、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]GB 50011-2010,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010. </p><p>　　[2]JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010. </p><p>　　[3]多層及高層建筑結(jié)構(gòu)