大底盘多塔楼高层建筑结构的设计

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当今高层建造正日益向多功能方向进展,为满足建造体型多样化和建造多功能要求,近年来涌现出大量体型复杂的高层建造,其中大底盘多塔楼就是很典型的一类。大底盘多塔楼高层建造是将底部几层公共空间设置为大底盘,在上部采纳两个或两个以上塔楼作为主体的结构。假如上部塔楼间在某些楼层利用连体(如连廊)相连,则成为大底盘多塔楼连体结构。对于大底盘多塔楼结构,大底盘上两个或多个塔楼时,结构振型复杂,并会产生复杂的扭转振动,如结构布置不当,竖向刚度突变、扭转振动反应及高振型影响将会加剧,而且因为多个塔楼利用底盘或者底盘和连体互相衔接,其振动特性、受力性能、破坏形式、分析模型及计算办法要比普通高层建造复杂得多。

一、大底盘多塔楼高层建造结构体系的概述

大底盘多塔楼高层建造结构体系的主要特点是:在多栋自立的高层建造底部有一个练成整体的大裙房,即形成了大底盘。大底盘多塔楼高层建造结构在大底盘上一层骤然收进,属竖向不规章结构;大底盘上有2个或多个塔楼时,结构振型复杂,并会产生复杂的扭转振动,因此假如结构布置不当,竖向刚度突变,扭转振动反应及高振型影响将会加剧。在实际工程的设计中,总的来说,大底盘多塔楼高层建造结构的设计为大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。通常带地下停车位的住所小区基本属于该种类型。

从结构设计的角度来说,因为大底盘为塔楼嵌固端,各个塔楼在水平和竖向荷载的作用下可以认为是互相自立的,结构内力分析可以分开举行。在这种状况下上部塔楼的结构设计是常规的,可以不作研究。在举行结构大底盘部分的内力分析时,必需举行整体计算,但因为塔楼的侧向刚度相对于大底盘的侧向刚度来说比较小,因此,上部单个塔楼的在水平地震力作用下对于离塔楼位置较远的大底盘构件产生的影响很小,所以该种状况下对于大底盘的构件内力可以不考虑因为上部多塔楼的存在而对大底盘产生的复杂影响。鉴于此,高层建造设计规程中并未把此类结构形式归为复杂高层建造。同样的,在结构设计中,对于竖向荷载作用下,需要举行整体模型计算,来举行基础等构件的设计,在水平荷载作用下,不需要对整体模型举行多塔楼互相影响的复杂结构分析。

二、大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端

结合一个工程实例来说明结构设计工程中的问题。某住所小区,地下二层为人防地下车库,地下一层为自行车库,地上为四栋11层的短肢剪力墙结构,抗震设防烈度6度,地震力加速度0.05g,场地类别Ⅳ类,地基基础设计等级丙级,短肢墙抗震等级三级,框架抗震等级四级。因为该高层住所的地下室抗侧刚度较大,为典型的大底盘多塔楼结构。在结构设计初期,作为先决条件,首先应先举行多塔楼的嵌固端部位的推断,大底盘地下室部分的竖向构件范围选取为从大底盘顶层向外扩大底盘一层层高范围的区域。计算应用中国建造科学讨论院的有限元结构计算软件SATWE举行分析计算,经计算得出大底盘层各方向的抗侧刚度为RJX=2.7828E07(kN/m),RJY=7.5515E06(kN/m),上部塔楼一层各方向的抗侧刚度RJX=3.5976E06(kN/m),RJY=2.6336E06(kN/m),两者比较得知大底盘层的抗侧刚度比上部塔楼一层的抗侧刚度大一倍以上,因此可以把大底盘顶层楼板作为上部多塔楼结构的嵌固端。

为了越发清楚的说明该种类型的结构在设计过程中先可以单独把塔楼取出,按单塔模型举行水平力下的结构抗侧设计,然后我们对结构举行了整体建模,并应用SATWE程序对上部多塔楼举行多塔定义,然后举行结构的震惊特性分析。

计算为单独塔楼模型时可计算得的振动周期为:T1=1.6154,平动系数1.00(0.001.00),转角90.20;T2=1.3810,平动系数0.59(0.590.00),转角0.99;T3=1.2555,平动系数0.41(0.410.00),转角179.08。

将各栋塔楼所有输入的整体建模时,经过对振型的分析观看,发觉,2号楼振动是第一,第四,第七个振型,计算所得的振动周期分离为:Tl=1.5559,平动系数1.00(0.001.00),转角89.85;T2=1.3375,平动系数0.65(0.650.00),转角0.12;T3=1.2319,平动系数0.35(0.350.00),转角179.36。

比较上述两种计算模型的周期特性计算结果,可以看出2号楼在两种计算模型下各振型的周期长度,结构转角和扭转情况十分临近,即是否为单塔楼模型输入或多塔楼的整体模型输入对于各栋塔楼本身来说其振动特性基本是全都的。另外,从整体模型的震型的震惊中,我们也可以发觉,在大底盘层,远离塔楼的结构构件振动幅度很极小。也就是说,水平力作用下,塔楼对大底盘层远离塔楼处的构件影响很小。因此,我们可以得出结论,在满足大底盘顶层为上部塔楼嵌固层的条件下,各塔楼是可以拆开分离举行结构计算分析,这样的计算假定和简化是符合结构的实际受力情况的,其计算结果也是可用于后续工程设计的。另外,为了保证大底盘顶层楼板的嵌固功能,必需保证大底盘顶层平面内具有足够的刚度,按照《高规》4.8.5条和4.5.5条的规定,采纳的构造加强措施有:大底盘顶层楼板结合人防要求,板厚取为300mm厚,且板配筋双层双向拉通设置,配筋率不小于0.3%;另外落地的剪力墙配筋除应符合计算要求外,还应比对应部位上部短肢剪力墙的配筋大1.1倍以上。

三、结论

首先对大底盘多塔楼高层建造结构体系举行了系统的收拾,结合工程实例,对大底盘多塔楼高层建造结构举行了较系统的分析,