浅谈高层建筑结构设计

作者： lyy

时间：2015-01-16 14:41:54

多塔大底盘结构有其复杂性，设计过程中应注意分析判断计算软件各种参数的选取，对计算输出结果加以认真分析和比较，在一些特殊部位的结构还需要根据经验加强构造措施，才能保证结构的安全性和经济性。

　　1　大底盘地下室的结构设计

　　大底盘地下室作为上部多塔的结合部，将上部结构与地下室作为一个整体考虑，地下室顶部覆土1。　0 m，地下室层高4。　6 m，在计算中采用了弹簧刚度法，在SATWE选项“回填土对地下室约束相对刚度比”取值为3。因地下室上1层的侧向刚度有剧烈变化，上部结构突然收进，属于竖向不规则结构，塔楼与地下室结合部位为结构薄弱部位，应加强抗震构造措施。首先在SATWE计算中，把地下室上1层自行车库层定义为薄弱层，而且对地下室顶板的厚度及配筋均应加厚加强（顶板厚度取值180 mm），板钢筋双层双向拉通，对汽车坡道入口等大开洞边楼板应进行弹性板定义计算。因地下室停车库功能要求，局部上部结构的柱子不能伸入地下室，在地下室顶板层进行梁上立柱转换，计算中需要梁上立柱的梁进行转换梁定义。SATWE软件对于梁上立柱构件的计算有些缺陷，对于立柱荷载能导入转换梁并准确计算梁上有立柱的转换梁的内力和配筋，但是对转换梁局部抗剪的计算不精确，对于梁上立柱部位的附加箍筋和吊筋严重不足，设计人员必须根据立柱的荷载自己计算附加箍筋和吊筋，而且在梁平面表示法中，不能自动形成梁上立柱的位置，无梁上立柱附加箍筋和吊筋的表示，所以施工图设计过程中一定要注意梁上立柱位置的表示以及附加箍筋和吊筋的标注，以免造成施工过程中柱插筋遗漏等问题。

　　2　地基基础设计的差异沉降控制

　　在高层建筑装修设计、地基与基础的相互作用下，由于基础对高层建筑荷载的扩散作用，存在一个以塔楼为中心的“共同作用有效范围”。以各塔楼下面一定范围的区域为沉降中心，基础沉降变形各自沿径向向外衰减，并在共同的影响范围内相互叠加；地基反力也是以各塔楼下面某一区域为中心，通过塔楼的裙房基础沿径向向外扩散，并在共同的荷载扩散范围内相互叠加。

　大底盘多塔楼结构由于高层主楼与裙房或地下车库的基础连接成整体时，相互间的差异沉降是关系到结构安全的关键性问题。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：高层建筑的基础和与其相连的裙房基础，当不设沉降缝时，应采取有效措施减少差异沉降及其影响针对工程具体情况，如高层主楼和裙房或地下车库基础均采用桩基时，则按照变形调整原则或承载力计算确定各自桩的直径、长度和数量，通过调整尽量使主楼和裙房的沉降一致，减小其差异沉降值；如高层主楼采用桩基，裙房或地下车库可采取满堂基础的天然地基，使其与主楼沉降值接近。

　　对这种情况，一方面，沿主楼周边，在高层主楼和裙房或地下车库基础之间应设置沉降后浇带，其目的在于消除施工期间相互间产生的不均匀沉降，待高层部分主体结构完成时再连接成整体。根据工程经验，一般认为主体施工完成可实现60％　￣80％的沉降。

　　应通过计算与实测相结合确定主体的沉降完成量，沿底板后浇带每隔10m布置沉降观测点，观测期为底板施工完成后至后浇带浇筑完成，期间每半个月观测一次，根据实测沉降值情况并计算后期沉降差来确定沉降后浇带的浇灌时间。另一方面，采用天然基础的地下室应尽可能减小基础底面积以加大沉降，在满足施工工况及低水位使用工况下抗压承载力的基础上，尽量采用柱下独立基础或条形基础，不宜采用满堂基础。

　　3　多塔的结构设计

　　1）多塔结构必须在SATWE中进行多塔结构补充定义，可以用围区方式依次指定各个塔楼的范围，输入各塔楼的起始层号、终止层号和塔号，一般定义塔号根据楼层高低从高到低顺序定义，建筑装修设计伸缩缝两边分别定义多塔，缝隙两边的墙体还应执行“遮挡定义”，使该墙面成为风荷载遮挡面，其风荷载体型系数按设缝多塔背风面体型系数取值。定义多塔时，不能将同一个构件定义在两个塔内，也不能有些构件不属于任何一个塔，可以用多塔检查命令检查定义的多塔是否正确。

　　2）多塔结构的各个塔楼可以有不同的结构形式，根据结构高度和结构型式确定不同的构件抗震等级，也可以有不同的混凝土等级，这些操作可以在特殊构件补充定义中进行。比如上部共分七个塔楼，其中三个塔楼为高度大于30 m的框架结构，三个塔楼为高度小于60 m的框架－抗震墙结构，还有一个为3层框架结构会所，根据抗震规范，会所部分抗震等级为三级，其它塔楼抗震等级为二级，应分开定义。框架－抗震墙塔楼中，因为框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级按框架结构确定，该数据可以在多塔结构切分后，根据各个塔楼分开计算值，查框架柱地震倾覆弯矩百分比输出文件。

　　3）在地下室的设计中，将各塔楼和底盘综合在一起，作为一个整体结构模型计算分析，进行全楼构件内力和配筋计算后，将整体计算的有关数据，在分析结果图形和文本显示中，把位移比，层间位移比，层间侧移刚度比，层间受剪承载力，剪重比等大多数控制系数分塔输出，把上部结构荷载与刚度传给基础，再进行JCCAD设计，但是整体模型中对周期比的输出是不正确的，必须将多塔各自独立切分，分开进行抗震计算。根据建筑装修设计平面布置分别切分了6个单体，每个单塔在地下室部分保留1￣2个柱距，使塔楼与地下室顶交界处作45°向外斜线交于地下室底部的范围内构件保留。切分过程中还发现了2005。　8版SATWE软件必须保留底层所有整体计算输入的所有节点，底层不能进行节点清理这一步骤的操作，否则上部结构的梁荷载会全部丢失。

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