高层建筑结构大底盘结构设计

高层建筑结构大底盘结构设计

摘要：随着社会的发展与进步，建筑行业得到了极大的发展，同时随着城市化

进程步伐的加快，建筑物也朝着高层、超高层的方向逐步发展，共用大底盘地下

室结构已经被广泛应用于建筑地下室结构之中。本文结合某一个具体的大底盘高

层结构设计，着重分析了从概念设计到计算模型的处理；描述了工程中大底盘多塔、结构高位转换以及结构超长等结构设计中存在的问题，并提出解决方法；探

讨了高层结构抗震设计计算模型的基本要求和控制指标。希望本工程的成功实践

能够对类似工程起借鉴作用。

关键词：大底盘；高层结构；抗震设计；高位转换

新时期的到来，随着高层建筑正日益向多功能方向发展, 对于目前越来越广泛

地被应用的大底盘地下室结构来说，为满足建筑体型多样化和建筑多功能要求,大

底盘多塔楼结构形式越来越多地被采用。因此，在高层建筑结构设计中会遇到各

式各样的问题，我们应该持坚持不懈的态度对待，提高建筑设计的质量，为我国

建筑业的发展尽一份力。

1.工程概况

本工程为某一高层大厦，该工程总高度为将近100m，总建筑面积为16万

m2，地上为五层商业裙房，彼此连接在一起形成一个大空间、大底盘结构，底盘

的尺寸：长108m，宽95m，上面有两幢住宅和一幢公寓写字楼，层高均为26层，地下为二层的车库地下室，兼为人防。在本工程结构设计中涉及到高位转换和多

塔的复杂结构问题，上部结构分为三个塔楼，其结构形式为大开间剪力墙结构体系；转换层结构所处位置为五层屋顶层；结构底部的形式为框架剪力墙结构体系。主楼、大底盘以及裙房之间是通过浇筑混凝土后浇带连续在一起的，各部位之间

是不设置结构缝的。二层地下室的人防设计等级为六级，裙房下基础采用的形式

为柱下桩基，而塔楼下基础的形式为钻孔灌注桩加筏板的结构。本工程结构抗震

设防烈度为6度，（第一组）设计基本地震加速度为0.05g；建筑抗震设防分类

的类别为：下部大底盘商业建筑为乙类，上部塔楼住宅为丙类；建筑场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.51s。根据本工程的实际工程概况，对于本工程结构设计，其中必须解决好的难题有以下几点。

2.基础设计

二层地下室不仅作为停车库，同时兼有人防功能，平战结合，地下室平面长

为108m，宽为93m，不需要设缝。对于本工程的大底盘多塔结构的基础所要考

虑的问题为基础的沉降和伸缩，经过分开采取的措施为：①为了减小沉降量，基础的形式采取长桩加桩筏的形式。②为了减小沉降差，桩适当的进行桩径和桩长的改变和合理搭配。③考虑采用后浇带进行部位的连接。④为了提高大体积混

凝土的抗裂防渗能力，在混凝土中可以加入适量的外加剂。⑤为了减小温度和材料收缩变形所带来的不利影响，采取加强配筋等构造措施，这样可以很好的提高

结构的使用寿命。在进行筏板的配筋时，应保证符合规范对最小配筋率的要求，

应控制在0.3%，同时通长配筋的数量不得低于总配筋量的一半以上。⑥对于地

下室墙体，应适当的配置水平筋，水平筋的间距不得超过150，同时最小配筋率

应控制在0.6%。通过设计，本工程的塔楼下基础所采用的钻孔灌注桩的直径为

800mm，有效桩长为38m，桩体进入持力层的长度为2～3m，根据计算，单桩极

限承载力标准值约为6000kN；在进行裙楼柱下钻孔灌注桩设计时，考虑到地下室底板的不均匀沉降，设计决定采用柱下灌注桩的直径为700mm，桩的有效长度为

33m。通过两种不同长度桩的搭配使用，地基形成了变刚度体系，与上部荷载很

好的协调在一起，这种方式有效的解决了不均匀沉降差过大的问题，同时减小了

工程造价。塔楼基础所采用的筏板厚度均取为2.2m，裙楼柱下基础采用交叉梁系，梁高1500，地下室设0.8m厚的混凝土底板。

3.上部结构构件抗震等级的确定

本工程使用功能较多，但是由于场地较小，因此采用的建筑形式为大底盘大

空间带转换层的多塔楼复杂结构。不同的抗震等级所对应的抗震措施有所不同，

而抗震等级的确定是根据抗震类别和结构体系等进行分析的。同一建筑可能存在

不同的抗震类别，以及特殊的高位转换构件，因此在进行抗震设计之前应先对结

构的抗震等级进行确定，这是个相对复杂的工作。如何做好抗震等级的确定，主

要考虑的问题有以下几点：①上部结构分为三个塔楼，分别为住宅和公寓式写字楼，其结构形式为大开间剪力墙结构体系：建筑高度100m以内的抗震类别确定

为丙类，A类高度，而对于建筑高度在31.3m以上的一般剪力墙而言，其非加强

部位的抗震等级为三级，短肢强抗震等级确定为二级。②剪力墙：对于建筑高度在31.3m以上的剪力墙加强部位，其抗震类别确定为丙类，A类高度，本身该剪

力墙的抗震等级应为二级，但是由于本部位结构为高位转换，因此对于落地剪力

墙的底部加强部位，其抗震等级应适当的提高一级。③高位转换构件：对于大底盘转框支框架而言，其抗震类别确定为乙类，而抗震等级由于其为高位转换构件，其等级为特一级。④裙楼内其他框架：裙楼的抗震等级在进行确定时不得低于主楼的抗震等级，因此对于底盘抗震等级为乙类，裙楼的抗震等级应确定为一级。

⑤本工程中，部分构件的形式为型钢混凝土组合结构，因此根据规范的规定，采用这种形式的矿支框架的抗震等级为一级，而位于高位转换处的组合构件，其抗

震等级提高为特一级。

4.高位转换结构措施

本建筑结构七层以上的结构为高位转换层，标高在25.6m以上，其中有部分

剪力墙的形式为框支墙，转换结构所采用的构件为钢筋混凝土宽梁，本工程所使

用的宽梁的具体尺寸为1200*2000mm，在转换层的屋面板厚度取为250mm，在

需要进行开洞的梁板附近，应加大断面尺寸和加强配筋。根据规范规定，对于高

位转换，有许多的构造要求，对于本工程而已，最主要构造要求为以下几点：塔

楼下的框支柱所承受的轴力较大，根据要求，柱子截面不能过大，因此在框支柱

的中心放置适量的钢管或钢骨，支柱的截面取为正方形，边长为1000。在进行结

构布置时，对于框支梁，应尽量将其布置在柱中线上以减小偏心的作用，为了避

免出现二次转换的问题，设计将上部结构的侧力结构放置在转换梁上。而尽量在

转换梁上放置剪力墙，同时加大剪力墙之间的间距，采用大开间的形式；本工程

为带有转换层的高层建筑结构，竖向抗侧力构件不能完整的连续在一起，因此加

强传递剪力作用的楼板的刚度和强度，这样才能保证楼板在传力过程中能够安全

可靠的进行。在构造上，框支梁的截面尺寸应符合规范要求，考虑剪压比的影响。框转换层的楼面厚度应取为250mm，这样才能保证楼板能够安全可靠的进行剪力的传递工作，配筋采用双向双层的方式。

5.大底盘多塔楼结构措施

对于结构的概念设计，在本工程中也尤其重视，其着重点为结构剪力墙在裙

房以及主楼中的布置。塔楼的布置会对底盘产生偏心作用，而这个作用会使结构

的扭转振动反应加剧，因此在结构布置时，应尽量减小塔楼与底盘的偏心作用。

上部三个塔楼的形式为大开间剪力墙结构体系，在剪力墙结构中，芯筒内墙对抗