某大底盘多塔结构的设计及抗震分析

某大底盘多塔结构的设计及抗震分析

发表时间：2019-08-15T16:56:36.570Z 来源：《建筑实践》2019年第09期作者：陈卓1 田颖2 [导读] 阐述了大底盘多塔结构的抗震分析，运用多种软件的对比分析，提出具体的对应措施，为施工图设计提供参考及建议。

1.陕西省建筑设计研究院有限责任公司陕西西安 710018

2.陕西工业职业技术学院陕西咸阳 712000

摘要:近年来 , 越来越多的大底盘多塔楼结构在建设中大量应用 , 地面以上为多栋高层建筑 , 地面以下由单层或多层地下室形成大底盘, 底盘规模越来越大 ,地面上塔楼的数量越来越多。结构整体分析时会面临很多关键性技术问题。本文结合具体工程实例，主要阐述了大底盘多塔结构的抗震分析，运用多种软件的对比分析，提出具体的对应措施，为施工图设计提供参考及建议。

关键词：多塔地震抗震分析

大地下室上多栋高层或小高层建筑在小区设计中成为一种趋势，高层与高层之间的地面为绿化、道路，地面以下为单层或多层地下室，整个地下室采用不分结构缝的做法，即连为一个整体。所谓多塔楼结构是指在结构嵌固部位以上，同一裙房单元上部具有两个或者两个以上塔楼的结构。近年来，随着城市化进程的加快，建筑使用功能的局限，很多工程无法通过设置结构缝将塔楼分开，因此出现了越来越多的大底盘多塔楼高层建筑，这类结构的抗震分析很关键。

1 工程概况

本工程位于山西省，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别Ⅲ类，设计地震分组为第二组。本工程为框剪结构，采用大底盘多塔结构布置形式，共分为三个结构单元，大底盘裙房范围为-2层~4层，塔楼2(酒店）共19层，塔楼1（公寓）共24层，各单元分布范围及高度见下示意。

裙房地下二层为设备用房、地下车库，地下一层为地下车库、超市、办公。裙房1-4层为商业、酒店大堂。裙房高度为20.950米。塔楼一5-19层为酒店用房，总高度为76.900米。塔楼二5-24层为公寓，总高为89.080米。裙房建筑的抗震设防类别为重点设防类（乙类），其余为标准设防类（丙类）。地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。下图为该多塔建筑立面图。

2 上部结构设计

2.1大底盘多塔上部结构布置

大底盘裙房中框架柱截面以600mmx600mm矩形柱为主，裙房各层楼面均采用现浇钢筋混凝土梁板结构。其中框架梁以（350~450）mmx800mm为主，楼板厚120mm，部分开洞周边楼板适当加强至130~150mm。塔楼底面即4层屋面加厚至200mm。核心筒除电梯井、管道井分隔墙厚度部分采用200mm外，剪力墙截面厚度采用300-450mm。塔楼框架柱截面直径700~850mm。外框架梁梁高1000mm，内框架梁高

850mm。地下室及剪力墙底部加强区的剪力墙及框架柱混凝土混凝土强度等级采用C50，加强区以上墙、柱的混凝土强度等级采用C30~50，梁板等混凝土构件的混凝土强度等级采用C30~C40.

3.上部结构计算分析

3.1 计算分析模型简述

大底盘结构的震动特点是大底盘以上各塔楼之间的变形互相之间没有直接影响，但都通过大底盘间接影响其他塔楼。根据这一特点采用中国建筑科学院编制的系列软件SATWE和PMSAP进行抗震计算分析。其中SATWE进行多遇地震作用下的反应谱分析，以及多遇地震作用下的动力弹性时程分析；PMSAP进行多遇地震作用下的反应谱分析。并进行整体模型与分塔模型的比较计算。

3.2振型分析

从以下表1可以看出，SATWE和PMSAP的振型分析结果基本一致。分析结果中结构前2个振型都是平动。扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比小于《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中的限值0.85，标明结构的抗扭刚度较大，不存在周期比超限的问题。

3.3反应谱分析

整体计算应作为大底盘多塔结构设计的基本计算模型，这一模型的计算结果主要用来考察塔楼综合质心与裙房质心的偏心对结构的扭转影响考察整体结构的计算模型及主要计算指标，如周期比、层间位移、各层的侧向刚度比、倾覆力矩比等，与分塔计算模型的结果进行比较。

单塔计算可用于主体结构上部的指标验算。并用计算结果校核整体计算的结果，取其包络进行配筋设计。

从上表中可以看出，整体分析与分塔计算的结构最大层间位移角，层间受剪承载力比，侧向刚度比等都比较接近，计算结果相差不大。有上述数据的分析比较，可知大底盘多塔高层结构在地震时各塔的振动会通过大底盘互相影响，互相藕联。设计时，必须考虑各塔楼的平扭藕联振动，和大底盘楼板平面内振动的影响，不可仅按传统单塔结构进行计算，应进行各模型比较包络。

3.4动力弹性时程分析

按建筑场地类别和设计地震分组选取实际地震和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际地震记录的数量不应少于总数量2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响曲线在统计意义上相符。每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反映谱法计算结果的80%。

地震波选用考虑场地类别、数量、频谱特性、有效峰值、持续时间、统计特性、震源机制以及工程判断几个方面的要求，最终选用了7条波（5条天然波，2条人工波）。结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。程序自动调整反应谱分析下的楼层剪力，由下图中得出，放大系数由1~1.12不等。放大后的地震剪力作为设计依据。

4 大底盘多塔结构的构造加强措施.

（1）体型突变部位的楼板宜加强，楼板厚不不应小于200mm，宜双层双向配筋，每个方向配筋率不宜小于0.25%。体型突变部位上、下结构的楼板也应加强构造措施。

（2）裙房屋面板对保证塔楼和大底盘的协同工作作用明显，塔楼之间的裙房连接体以及塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙等，是保证大底盘与多塔楼整体工作的关键构件，应与加强。

（3）对于多塔结构，剪力墙底部部位高度延伸至裙楼以上一层，柱纵筋的最小配筋率适当提高，柱箍筋在裙房屋面上、下层的范围全高加密。

5结束语

本文对一个实际多塔结构工程进行分析，采用了多个程序计算对比，并对结构补充了动力弹性时程分析，有针对性的采取了抗震构造措施。使工程具有良好的抗震性能，满足规范的“小震不坏，中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。

参考文献

[1]《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2019.北京：中国建筑工业出版社，2019

[2]《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008.北京：中国建筑工业出版社，2019

[3]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京：中国建筑工业出版社，2019

[4]徐培富等.复杂高层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2005

[5]朱炳寅等.建筑结构设计问答与分析.北京：中国建筑工业出版社，2009

[6]朱炳寅等.建筑抗震设计规范应用与分析.北京：中国建筑工业出版社，2011

[7]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010.北京：中国建筑工业出版社，2019