大底盘双塔复杂高层建筑结构设计

大 底盘 双塔 复杂 高层 建筑 结构 设计 陈雄鹰柳州市政设计科学研究院 545006【 摘要 】 改革开放以来 ， 我国的经济取得了跨越式的发展 ， 在日渐完善的市场经济体制下和国家政策的支持中 ， 建筑行业获得了发展繁荣的契机 ， 建筑施工规模日渐扩大 ， 建筑结构设计日渐复杂 ， 经济交流和科技发展的要求使得高层建筑的功能朝着多层次 ， 集中化 ， 综合性发展 ， 不仅仅从建筑的外观设计上要具有独特的风格 ， 更要从建筑的整体上满足其综合性能 ， 因此 ， 各种各样的体型复杂的高层建筑已经成为了城市化中的一道风景线 ， 大底盘双塔连体高层建筑以其独有的优势在建筑结构设计中被广泛的采用 ， 并在实践中得到了不断的完善 ， 为国民经济的稳定增长和人们生活质量的改善 ， 注入了强大的动力 。 笔者将结合大底盘双塔连体高层建筑的特点 ， 全面分析大底盘双塔高层建筑结构设计方案 ， 并对大底盘双塔复杂建筑的缝隙处理和设计的优化措施作出探讨。 【 关键词 】大底盘双塔，复杂，高层，建筑结构设计中图分类号： TU318文献标识码： A文章编号：一，前言城市化进程的不断加快，城市用地日渐紧张，城市建筑的功能趋向多样化 ，综合化 ， 城市建筑结构呈高层发展已经是现今城市化建筑设计的客观要求 。 高层建筑不仅仅可以满足各种综合性需求 ， 更可以充分利用空间 ， 节省城市水平用地 ，缓解城市用地压力 。 大底盘双塔复杂高层建筑结构是新时期下 ， 为满足城市需求 ，建筑设计师和相关的设计人员不断创新的结果 ， 其功能更加优越 ， 不仅仅可以更好的满足多样化的需求 ， 也具有良好的竖向刚度 ， 具有良好的抗震性能 ， 可以很好的保障建筑的安全稳定性 ， 减少安全事故和经济损失 ， 因此 ， 加强大底盘双塔连体高层复杂建筑结构设计的探讨 ， 不仅仅有助于建筑理论的完善 ， 也有助于推动我国建筑行业质量的提升 ， 对保证居民利益 ， 维护社会稳定 ， 具有十分重要的意义。 二，双塔连体高层建筑结构的特点 1，具有良好的相对刚度在大底盘双塔连体高层复杂建筑结构中 ， 总体而言 ， 其相对刚度具有优越性 。主要表现在 ， 双塔高层复杂的弱连体结构具有较小的连体刚度 ， 而双塔的强连体结构则具有很大的连体刚度 ， 在刚度的设计中 ， 双塔连体结构具有灵活性 ， 在综合考虑到连体和塔楼的连体层次 ， 距离 ， 跨度 ， 连体塔楼的连接形式 ， 对称性和负 荷 承 载 性 能 等 多 方 面 的 因 素 的 基 础 上 进 行 。 确 保 了 连 体 和 塔 楼 具 有 良 好 的 刚度，这对连体和塔楼的受力，变形能力有着很关键的作用。 2，结构多样，复杂大底盘连体双塔高层复杂建筑结构设计中 ， 建筑结构没有严格的对称要求 ，结果类型更为复杂 。 很多建筑结构设计中 ， 双塔连体会关于某一轴线对称 ， 或呈中心对称 ， 基本对称等 ， 但是 ， 在现代建筑结构设计中 ， 双塔连体建筑结构更多的具有复杂性 ， 建筑的整体结构设计没有严格的对称性 ， 既不会关于某一轴线对称 ， 也不会关于基本的对称 ， 具有很大的独特性 。 这很大程度取决于建筑结构的功能和建筑结构的设计者理念 。 在大底盘双塔连体建筑结构中 ， 连体结构的对称性和建筑结构的动力性能和受力性能有着密切的关系 ， 因此 ， 需要对其作出严格的研究和设计。 3，大底盘设置灵活在双塔连体高层复杂建筑结构设计中 ， 大底盘的整体设计和底盘的刚度设计都具有一定的灵活性 ， 对于双塔连体结构设计中 ， 可以根据建筑结构的功能和整体性能要求 ， 可以设置大底盘 ， 也可以再一定的特殊情况下不设置大底盘 ， 底盘的连体结构设计 ， 在双塔经过上部连体和大底盘时候 ， 可以相互耦联 ， 在这种情况下，其受力状态相对于不设置大底盘的连体结构而言，相对显得更为复杂 ， 这种情况在不对称的连体结构设计中显得更为突出。 三，大底盘双塔复杂高层建筑结构设计 1，工程简述该工程的两幢楼为地下室裙房相连 ， 裙房以上完全分开 ， 并且地下室的顶盖作为上部结构的嵌固端，所以这两幢大楼按照大底盘双塔结构进行抗震设计。 1号塔楼为 32层 ， 地面以上建筑总高度为 106米 ， 2号塔楼为 24层 ， 地面以上建筑总高度为 83米，均为剪力墙结构。2，结构选型（一 ） 主体双塔楼 ： 根据建筑高度 、 体形特点 ， 双塔楼采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构 ， 与连廊相连的范围设置钢筋混凝土井筒及钢骨混凝土柱 ， 以便增强双塔楼结构刚度，减少侧移，削减塔楼对弱连廊的作用效应。 （二 ） 高位连廊 ： 高位连廊 ： 在初步方案阶段 ， 对连廊结构的选型进行了预应力混凝土巨型框架和钢桁架两种方案的比较，两种方案均能满足限制要求 ， 但从周期扭转比结果表明 ： 前者扭转比明显高于后者 ， 剪重比增加 ， 说明预应力混凝土巨型框架连廊对主塔楼影响较大 ， 由于其自重 、 刚度均较大 ， 不仅造成地震力的增加 使得主体构件粱 、 墙 、 柱 、 基础断面及造价都相应提高 ， 而且不能体现建筑造型的要求。（三 ） 顶层屋盖 ： 跨越两塔楼的屋盖采用空间网架 ， 网架一侧设不动铰支座支承于左塔楼另一侧设双向滑动的抗震球形支座 ， 以消除在地震作用下出现不同方向的相对位移、网架的温度应力、风荷载等对塔楼的不利影响。 3，对结构计算的分析（一）计算标准和规范 根据 建筑抗震设计规范 （ GB5011-2010） ， 该工程属于丙类建筑 ， 场地基本烈度为 7度 ， 基本地震加速度值为 0.10g， 设计地震分组为一组 ， 场地土地类别为 类。抗震等级为二级。（二）连体结构参与整体分析 由于本工程属复杂体形超限高层建筑结构，尤其是双塔之间的大跨度高位连体部分是设计中的关键部位 ， 连体部分一方面要协调两塔楼结构的变形 ， 在水平荷载作用下承受较大的内力，另一方面本身跨度较大，除竖向荷载作用外 ， 竖向地震作用也非常敏感 。 连接节点处理不当将难以保证结构的安全 。 另外 ， 双塔连体结构的扭转效应非常明显 ， 对于对称的双塔连体结构 ， 由于连体楼板的变形 ，两塔除有同向的平动外，还可能产生两塔搂的相向运动。 （三）结构自振周期双塔结构受力特点和计算分析比一般的高层建筑要复杂。对于多塔结构 ， 通常采用的计算模型有两种 ， 分塔计算和整体计算 ， 我们对本工程的周期计算采用分塔计算 。 1号楼的第一自振周期为 ： 2.304s、 2.117s， 2号楼的第一自振周期为 ： 1.914s、 1.735s， 它们均在合理的取值范围之内 ， 另外 X、 Y放线前面几个振型的投影曲线基本上连续光滑，所以结构的整体刚度和分布都是较为合理的 。（四）结构位移 位移比控制计算应考虑塔楼之间的相互影响 ， 将塔楼连同底盘作为一个完整的系统进行分析 ， 及采用整体计算 。 计算在水平地震和风荷载作用下双塔的楼层层间最大位移和层高之比 ， 最大位移与层平均位移之比以及最大位移比出现的楼层。 (五 )结构弹性动力时程分析本 工 程 进 行 多 遇 地 震 下 弹 性 时 程 补 充 分 析 。 在 设 计 中 从 SATWE波 形 库 中 选取对应 类场地，特征周期为 0.35s的 2组天然波形和一组人工波进行动力时程分析 。 输入分量地震峰值加速度为 35cm/s2， 双向地震波的峰值加速度输入比为 1:0.85， 结构阻尼比取 0.05.经计算各条时程曲线计算的结构底部剪力均不小于振型分解反应普法的计算结果的 65%， 三条时程曲线计算的结构底部剪力平均值大于振型分解反应普法的计算结果的 80%， 满足 高层建筑混凝土结构技术规程的要求。 四，结构设计的加强措施 在进行双塔连体高层复杂建筑结构设计中 ， 在严格遵守各种设计规范的基础上 ， 虽然可以满足建筑结构的基本性能 ， 比如稳定性和抗震性能 ， 但是 ， 由于一些不稳定不确定因素 ， 比如地质的不确定性 ， 和计算分析的近似性 ， 在建筑结构的抗震设计上 ， 更重要的是概念设计 ， 因此 ， 要采取一些措施 ， 对建筑结构的设计采取加强优化。 1，在双塔连体建筑结构设中，可以用弹性楼板模型对建筑结构相关参数进行计算 ， 这种模型可以更好的反应出建筑楼板的实际刚度 ， 同时 ， 可以将弹性膜应用于裙房顶层楼板 ， 这样可以大幅度的降低由于对计算模型的假设不合理带来的误差 ， 同时 ， 可以再配筋中综合计算 ， 应用楼板的面内应力 ， 使得楼板的配筋率大幅增高，如此，可以很好的抵抗扭转带来的内力。2，由于大底盘双塔楼连体高层建筑结构设计具有很大的复杂性，因此，不仅仅要对建筑结构进行严格的弹性动力分析对比 ， 要要在分析时候 ， 综合考虑到平扭耦联震动 ， 以及楼板平面的内部震动的各种影响 ， 因此 ， 要加强底盘的刚度和承载力 ， 增加大底盘的层剪力 ， 如此 ， 可以十分有效的使得建筑结构底盘的层间变形和延性要求降低 。 从而 ， 可以很多的避免让底盘成为整个建筑结构中的薄弱环节。 3，在建筑结构设计中，要合理的加强配筋结构，使得板面负弯矩筋可以很好的得到贯通 ， 既可以很好的发挥出建筑结构的大底盘的整体功能 ， 也可以使得各塔楼之间裙房屋面梁适当加强 。 同时 ， 在剪力墙的设计中 ， 要布置一些约束边缘构件。 五，结束语 随着我国建筑行业的迅速发展 ， 各种建筑结构设计方式不断出现 ， 大底盘双塔复杂高层建筑结构也会得到更为广泛的推广和运用 ， 既可以满足我国建筑结构多功能化需求，也可以保持建筑独特的风格，但是，由于这种建筑结构设计中 ，手里的机理相对而言比较复杂 ， 设计具有不小的难度 ， 因此 ， 要在深入了解双塔高层复杂建筑结构特点的基础上 ， 严格按照相关的法律法规 ， 对建筑结构的选型 ，内力分析 ， 并采取各种有效方式计算 ， 比较 ， 做出科学合理的设计 ， 尤其是对双塔连体特别复杂的高层建筑 ， 容易出现缝隙 ， 要严格检查 ， 并及时作出对双塔楼的缝隙处理。在设计初期 ，由于受到各种因素的限制和影响，双塔连体复杂高层建筑结构的设计方案难以达到科学合理完美的要求 ， 则必须相关的具体工程要