多塔结构设计要点浅析

多塔结构设计要点浅析
本文针对近年来出现的大型商业综合体多塔结构，结合规范和实际工程经验，提出多塔结构设计需要关注的设计要点，对多塔结构设计提供参考。

标签：多塔结构；结构设计；构造措施
近年来，大型商业综合体建筑越来越多，商业综合体一般地上四五层大型商场，以上写字楼或住宅，写字楼或住宅形成几个塔楼，底部商场形成塔楼的大底盘。

多塔楼结构的主要特点是，在多个高层建筑的底部有一个连成整体的大裙房，形成大底盘，即大底盘多塔楼结构。

当一幢高层建筑的底部设有较大面积的裙房时，称为带底盘的单塔结构，这种结构是多塔楼结构的一个特殊情况。

对于多个塔楼仅通过地下室连为一体，地上无裙房或有局部小裙房但不连为一体的情况，一般不属于《高层建筑混凝土结构技术规程》所指的大底盘多塔楼结构。

此时，若将结构嵌固部位设在地下一层底板上，一般也不属于大底盘多塔楼结构。

多塔结构大致可以分为三类：（l）一般多塔结构，在多栋高层建筑的底部有一个连成整体的大裙房（含地下室）形成大底盘。

这类多塔结构在住宅小区和商住综合楼建设中应用十分普遍。

（2）带缝多塔结构，由于设计需要，建筑结构被伸缩缝、抗震缝和沉降缝等分成若干部分。

（3）复杂多塔结构，在多塔结构中含有其它复杂结构，如带转换层、带加强层、连体、错层等。

大底盘多塔楼属于复杂高层结构，其抗震设计要比一般高层建筑复杂，结构设计时，进行概念设计的同时，抓住其主要控制参数和采取有效的抗震构造措施是关键。

1 抗震等级的确定
结构抗震等级一般根据抗震设防分类、本地区抗震设防烈度、结构类型及结构高度来确定，《规范》没有单独对多塔结构的抗震等级进行划分，结构设计时，应根据塔楼及底盘结构形式确定其抗震等级。

一般多塔结构，如剪力墙全部落地的商住楼，其抗震等级可按剪力墙的抗震等级确定；剪力墙部分落地的框支剪力墙结构，其抗震等级应按部分框支剪力墙结构的抗震等级确定；塔楼为框架-剪力墙结构或核心筒结构的写字楼、宾馆等建筑，其抗震等级应按塔楼结构确定抗震等级，与塔楼连为整体的裙房的抗震等级，除应按裙房本身确定外，相关范围不应低于主楼的抗震等级。

带缝多塔结构，由于用变形缝将塔楼与裙楼分开，塔楼的抗震等级按塔楼本身确定，裙楼抗震等级也按裙楼本身的抗震等级确定。

复杂多塔结构，应根据结构复杂类型确定其抗震等级。

2 塔楼偏置问题
塔楼的平面布置相对于底盘应对称布置，各塔楼层数宜接近，减小塔楼质心与底盘质心的偏心距。

《高层建筑混凝土结构技术规程》10.6.3条中规定，”抗震设计时，各塔楼的层数、平面和刚度宜接近；塔楼对底盘宜对称布置；上部塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%”。

在地震作用下，偏置塔楼会对整体结构产生扭转作用，并对基础产生偏心压力，使整体
结构受力复杂，增加整个建筑物的建造成本，根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，结合地方规定，内蒙地区超限工程审查要点中规定，底盘上部单塔结构的质心或多塔结构的综合质心相对于底盘质心的偏心率大于20%时属于超限工程，需进行超限专项审查。

3 嵌固端的选择
多塔结构在结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端所在位置。

多塔结构的嵌固端可选择在地下室顶板或大底盘顶板，到底选择地下室顶板作为结构嵌固端还是大底盘顶板作为嵌固端，主要从以下几个方面判断：
3.1 嵌固端上下层的刚度比，嵌固端上下层刚度比应满足以下要求：嵌固端下一层侧向刚度与嵌固端上一层侧向刚度的比值不宜小于2，也就是作为结构嵌固端，嵌固端下一层的侧向刚度要大于嵌固端上一层侧向刚度的2倍是比较合理的。

3.2 嵌固端的抗侧移能力，当地下室顶板作为嵌固端时，地下室顶板周围回填土对地下室有很好的侧限，当大底盘顶板作为嵌固端时，应考虑底盘比塔楼各边外扩2～3跨来满足外扩部分楼板对塔楼投影范围内楼板的侧向约束是合理的。

3.3 必要的构造要求，作为嵌固端，楼板应避免开大洞，并应采用现浇梁板结构，不宜采用无梁楼盖，其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋；且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

当嵌固端不能满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，可通过增大竖向构件的截面和增加构件的数量来加嵌固层的侧向刚度。

4 抗震构造措施
塔楼中与裙房相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，剪力墙宜设置约束边缘构件，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密；当塔楼结构相对于底盘结构偏心收进时，应加强底盘周边竖向构件的配筋构造措施。

多塔楼结构的裙房顶层楼盖起着协同各塔楼共同工作的作用。

由于塔楼与塔楼之间的相互作用，将在裙房屋面层楼板中产生较大的水平拉压力和弯矩，因此应加强裙房屋面层梁板的刚度和承载力，并加强其与各塔楼之间的连接构造，裙房顶层楼盖上下各层楼板也应加强构造措施。

5 结语
在多塔结构设计中，应注意以下几个要点：
5.1 做好概念设计工作。

对于多塔结构体系，根据塔楼本身的结构形式及底
盘的结构形式以及塔楼与底盘的相对关系，分析总结结构特点和结构难点，找到简洁可靠的结构处理方法，做出总体结构布置。

5.2 正确确定结构抗震等级、嵌固端位置、基础形式等结构总体方案。

多塔结构计算模型应当是总体概念设计的量化和证实，同时应能较好地反映结构的实际工作状态；对复杂结构，必须用不同的软件进行分析比较，以判断计算结果的正确性。

5.3 在概念设计和保证整体计算分析的基础上，针对关键部位进行必要的局部分析，对结构局部薄弱部位采取加强措施，满足各构件的抗震构造要求，以保证整个多塔结构的可靠性。

参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010
[2]吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南.[M].2版.上海：同济大学出版社，2009
[3]刘松.论某多塔高层建筑结构设计.四川建材，2009；（5）。