大底盘结构设计与计算分析探讨
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摘要 随着大底盘空间的需求，大底盘建筑逐渐得到应用。本文将结合某多塔楼大底盘结构，对该大底盘结构设计时的主体结构设计以及基础设计等进行深入分析探讨，提出对于多塔楼大底盘结构来说，其裙房的屋顶楼板是设计重点；同时采取有限元软件对该结构进行计算分析，分析结果表明，所采取的设计技术措施可有效确保该结构的安全性，值得类似工程参考。
关键词 高层建筑；塔楼设计；大底盘结构；结构设计分析
中图分类号TU3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0017-02
1 工程简介
本大底盘工程包括四个单体建筑、三层大底盘空间以及一个一层的地下室。其中，一号楼为地上五层的公共建筑，建筑高度为地上24.00m。二号楼为地上二十四层的一类高层商住楼，建筑高度为地上73.35m；三号楼为地上二十二层的一类塔式高层住宅，建筑高度为地上66.95m；四号楼为地上十八层二类塔式高层住宅，建筑高度为56.00m。地下室功能为设备用房、小型车及微型车停车库，建筑层高为最小处为3.90m。高层部分采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地下室采用现浇框架结构。经勘查表明，该工程的场地及附近未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地质现象，同时未发现古河道、沟滨、墓穴、防空洞以及孤石等对工程不利的埋藏物，无断裂构造、断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质作用，场地稳定，持力层为基岩，适宜建筑。另外，该工程场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组第一组；建筑场地类别为II类；经进行地基土液化可能性判别，该场地为非液化场地。
2 塔楼和大底盘结构设计
2.1 抗震等级
鉴于本工程所有裙楼的建筑高度并没有超限，其中建筑高度最高为二号楼73.35m，根据抗震规范规定，本结构属于A级高层建筑，从规范可查出本工程塔楼的结构构件的抗震等级最高为二级，只需要按照一般抗震设计措施以及构造措施即可。
2.2 塔楼和大底盘结构设计
1）本工程的上部结构结合建筑平面要求以及《混凝土结构设计规范》要求设置了伸缩缝；
2）高层部分上部结构按楼层高度和初步计算结果采用剪力墙体结构，对于地下室则采用钢筋混凝土框架结构即可，对于地下室侧壁则采用钢筋混凝土剪力墙挡土，消防水池采用钢筋混凝土墙，地下室顶板厚度取160mm，消防车道板厚度取200mm；
3）鉴于本工程的是多塔楼大底盘结构，对于这种结构类型来说，塔楼的嵌固层在裙房顶板，而且本结构的大底盘上部存在4栋塔楼，对于裙房屋顶的楼板设计更为严格。为此本工程的裙房屋顶楼板厚度取为200mm，采取双层双向配筋。对于商场及主楼普通梁板板厚取100mm或120mm，普通屋面板厚取150mm；
4）为了加强多塔楼大底盘结构构件的受力性能，本结构的主要水平构件以及所有竖向抗侧构件按照中震设计，作用效应和材料强度取设计值；
5）本多塔楼大底盘结构，其裙房主要是用于作为大型商场，因此为了满足裙房的底层大空间需要，本结构的底部采用框支剪力墙结构体系，并且通过梁式结构来进行转换。在布置本结构抗侧力构件时，为了能够更好地确保转换层上下部抗侧力刚度能够接近，在本结构的的角部以及中部均设置有落地剪力墙，对于落地剪力墙的墙体厚度取为500mm。
2.3 地下室以及基础设计
1）本工程的地下室为1层，地下室一层顶板作为结构的嵌固层。鉴于本工程的地下室结构超长，经过方案对比分析，地下室顶板采用预应力无梁楼盖，采取这种楼盖类型，不仅可以有效地解决地下室超长结构带来混凝土的收缩裂缝问题，同时还可以在地下室层高不变的情况下有效地减小地下室的开挖深度；
2）鉴于本工程的设计抗浮水位标高为12.2m，地下室底板底标高为7.8m，同时对结构的地下室底板进行抗浮计算，计算结果为本地下室底板的水浮力荷载标准值为64kN/m2，而本结构的地下室部分结构自重约为30kN/m2，显然地下室结构的自重小于水浮力，因此，需要对本结构的地下室底板进行抗浮设计。经比较，最终本结构的地下室底板的抗浮设计采取抗浮锚杆，可有效地满足地下室底板的抗浮要求；
3）高层基础根据地质资料结合高层本身的结构荷载特点，经与甲方及地勘单位协商采用大直径人工挖孔桩基础，在基础施工中应采取措施保证施工安全和桩孔成桩质量。采用中等风化泥岩为持力层。桩端承载力特征值qpa>2 000kPa。地下室侧壁采用钢筋混凝土挡土墙挡土。桩基采用大直径人工挖孔桩基础，桩端持力层为中风化泥岩，进入持力层深度>1倍桩径。
3 结构计算分析
由于本工程塔楼数为4栋，为多塔楼大底盘结构类型，对该结构进行有限元分析时选用SATWE（结构空间有限元分析设计软件）和PMSAP（复杂结构空间分析设计软件）两个有限元程序进行计算分析比较，同时还选取弹性时程分析结果对其计算结果进行比较；另外采用ETABS有限元软件对该多塔楼大底盘结构进行弹塑性分析。经过对该多塔楼大底盘结构进行弹塑性分析验算后，计算结果表明该结构需求最大层间位移角为1/232，满足规范要求。
通过对该多塔楼大底盘结构进行计算分析，分析结果表明在小震作用下，本多塔楼大底盘结构的各受力构件的抗震承载力以及各楼层的最大位移比均满足规范要求；高层结构层间最大位移与层高之比满足规范要求，结构构件尚处于弹性状态；在大地震下，薄弱处的各受力构件均未出现屈服现象，结构的最大层间位移角为1/232。另外对本结构的重要受力构件采取细部构造措施，各受力构件的构造均满足高延性要求，而且各受力构件均无出现超筋超限情况；楼层抗剪承载力比值满足规范要求。综上所述，本多塔楼大底盘结构在小震、中震、大震作用下，1、2、3、4号塔楼的结构计算结果均满足规范要求，其受力性能均满足设计的预期性能目标和满足规范要求，所采取的结构设计以及构造措施是可行的。
4 结论
本文将结合某多塔楼大底盘结构工程实例，结合该大底盘结构特点，对该多塔楼大底盘结构设计时的主体结构设计，以及基础设计等进行深入分析探讨，提出相应的结构设计技术措施，同时指出对于多塔楼大底盘结构来说，其裙房的屋顶楼板是设计重点。另外，采取有限元软件对该结构进行计算分析，分析结果表明该工程所采取的设计技术措施能有效地保证该结构的安全性，可为类似工程提供借鉴参考。
参考文献
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[2]孙爱琴.双塔大底盘结构的工程设计实践[J].江苏建筑，2007(12)．
[3]张勇，徐淳.高层建筑大底盘结构设计的一点体会[J].中外建筑，2008(8)．
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