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摘要：城市中的高层建筑成为反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志。高层建筑在造型形式不断变化、其内部空间构成的模式也不断变化，高层建筑结构体系日渐复杂。下面就结构工程设计中遇到的大底盘多塔楼结合新的《高规》、《抗规》及《砼规》等方面进行了阐述分析。
关键字：高层建筑；结构设计；大底盘多塔楼
Abstract: the city of the high-rise building become reflect economic prosperity and social progress city of the important symbol. High-rise building modelling form in changing the interior space, a pattern also changes, high-rise building structure more complex system. Below structure engineering encountered in the design of large chassis more towers combined with the new "high rules", "resistance rules," and "the concrete rules" was discussed the analysis.
Key word: high building; Structure design; Big chassis much tower
中圖分类号： TU318文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
（1）平面:本工程建筑面积约2.34万平方米，地上19层，地下1层，上部结构1~4层为商场，5层及5层以上商住楼，负一层为车库，局部战时为六级人防掩蔽所。
（2）立面：建筑物室内外高差为零，建筑总高度为66.3米，属于A级高度的高层建筑物，立面图如图一。
（3）大底盘多塔楼：由使用功能不同，本工程四层及以下为两塔楼和裙楼组成的大空间商场，层高为5.2米，裙楼高度为21.3米，超过房屋高度的20%，且水平收进后的尺寸小于下部楼层水平尺寸的75%，裙楼结构平面和塔楼结构平面图见图三和图四，属大底盘多塔楼结构。塔楼主要竖向受力构件为剪力墙，裙楼主要竖向受力构件为柱。
（4）场地：工程位于湖南长沙宁乡市，抗震设防烈度为6度第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，拟建场地II类场地。
（5）风压：基本风压为0.35KN/m¬¬¬¬¬¬2.
（6）基础：根据地质报告拟用人工挖孔桩基础。
2嵌固端的确定
本工程嵌固端设在地下室顶板（即首层楼面）时，容易满足嵌固端上下楼层侧向刚度之比，即第2计算层与第3计算层之比（如图四）不小于2倍。算刚度比，地下室取相连
两跨抗侧力构件参与计算，另因为有相当部分的地下室外墙以及人防区设置在裙楼下的地下室，梁柱及人防墙为本层提供了足够的刚度，所以本工程嵌固端上下楼层侧向刚度之比，还是很容易满足。方案设计时，侧向刚度比可用剪切刚度比；事实上，我们用程序调试时，可以直接用剪力位移比进行考察。
本工程首层板厚为180mm，没有大开洞，外侧均有剪力墙，刚度比容易满足，取地下室顶板做嵌固端，还是比较好处理的。另外做施工时，注意板的混凝土标号、配筋率等，注意地下室柱的配筋数量和方式等，要满足规范对嵌固部位的构造要求。
3抗震等级的确定
本工程为大底盘多塔楼的剪力墙结构，按《高规》体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级宜提高一级。因底盘在五层面，所以六层及六层以下剪力墙抗震等级为三级，须设置约束边缘构件，七层及七层以上剪力墙抗震等级为四级，设置构造边缘构件。
4地下室及基础的设计
本工程地势较高，地下水埋深较深，抗浮水深为1.2米，在水浮力工况下较易处理。局部人防地下室结构，包括墙、柱、桩本身和承台本身，应验算在常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下的承载力验算，整体计算的计算文件应录入人防荷载。本工程根据实际选用整体计算时采用的人防荷载是：顶板为55KN/m2，侧壁为45 KN/m2 。
地基承载力验算时，桩的布置和承台大小的设置，则不需要考虑人防荷载。本工程为人工挖孔桩基础，底板抗浮要计入水浮力和人防荷载的组合。本工程应考虑的水浮力为12KN/m2，人防荷载是25 KN/m2，取恒载37 KN/m2录入，考虑人防荷载时材料强度系数的调整后进行计算和配筋。另外，人防地下室顶板有最小厚度要求，这个也容易为设计工程师所忽略，应引起大家的注意。
因本工程基础采用人工挖孔桩，桩径为Φ800，Φ1000和Φ1200。考虑到单桩承台抗弯不利，查看地下室面上墙柱的弯矩最大弯矩不大于480KN.m；又基础承台处有基础梁和250mm厚地下室底板相连，另大直径桩本身也具有一定的抗弯能力，经分析计算完全可以抵抗这部分弯矩。从经济，结构安全和施工安全上考虑，塔楼底部桩基础采用单桩Φ1200和双桩、多桩相结合——大直径人工挖孔桩施工比小直径人工挖孔桩施工要安全。
5大底盘及周边构件加强措施
五层底盘为竖向尺寸体型收进的部位，其结构侧向刚度沿竖向发生剧烈变化，楼板承担着很大的面内应力，为保证上部结构的地震作用可靠地传递到下部结构，五层楼板整层加厚到150mm，并加强配筋，板面采取贯通钢筋，且提高板底和板面的最小配筋率至0.25%。四层和六层楼板加厚均到120mm，六层板面采取贯通钢筋。由上部塔楼偏心布置在底盘上（计算结果中反映在底盘边长的20%以内），对塔楼周边竖向构件采取加强措施——塔楼外围加设约束端柱。
6结构分析和计算
本工程为多塔楼结构，计算时采用SATWE按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，并采取较不利的结构进行结构设计。由裙楼超过为四跨，选取与塔相连的两跨裙楼结构参与各分塔模型进行计算。本工程属体型复杂建筑结构，计算时采用PMSAP进行整体模型和各塔楼分开的模型分别计算校核。按《高规》第十章规定为复杂高层建筑结构，应采用弹性时程分析法进行补充计算，本工程选取与特征周期0.35s相近的三条波（人工波一条，天然波两条）进行分析。
本工程按如图四所示划分结构层，设定地下室为2层，嵌固层为2层，7~21层设为2个塔楼，并按图四设定各层混凝土强度等级。初次调试程序计算时候，X—5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移比普遍达到1.23，Y—5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移比普遍达到1.32。为了优化结构，加大了周边墙柱和梁的截面，以增大抗扭能力，把扭转程度控制在规则范围内，以令结构更规则、合理、经济。调整后，各楼层最大位移比均控制在1.2范围以内，满足规范要求。
SATWE整体计算结果显示，结构第一平动周期为1.9839s/ 1.9318s，第一扭转周期为1.3413s/ 1.3278s，T1扭/T1平=0.68/0.69，地震剪力略作放大能满足剪重比要求，X和Y方向最大值层间位移角分别是1/1164和1/1232，均为偶然偏心地震力作用起控制。查看SATWE各分塔模型和PMSAP整体模型计算结果，以及时程分析结果，各项指标均满足规范要求。
6 结语
本文以一个工程实例为基础，结合笔者从事高层建筑结构的工作经验，对于一些常见问题，做出探讨、总结。只有思路清晰，概念清楚，同时注意常见设计问题，采取相应措施，才能更快更好地处理类似问题。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：高层建筑；结构设计；大底盘多塔楼
Abstract: the city of the high-rise building become reflect economic prosperity and social progress city of the important symbol. High-rise building modelling form in changing the interior space, a pattern also changes, high-rise building structure more complex system. Below structure engineering encountered in the design of large chassis more towers combined with the new "high rules", "resistance rules," and "the concrete rules" was discussed the analysis.
Key word: high building; Structure design; Big chassis much tower
中圖分类号： TU318文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
（1）平面:本工程建筑面积约2.34万平方米，地上19层，地下1层，上部结构1~4层为商场，5层及5层以上商住楼，负一层为车库，局部战时为六级人防掩蔽所。
（2）立面：建筑物室内外高差为零，建筑总高度为66.3米，属于A级高度的高层建筑物，立面图如图一。
（3）大底盘多塔楼：由使用功能不同，本工程四层及以下为两塔楼和裙楼组成的大空间商场，层高为5.2米，裙楼高度为21.3米，超过房屋高度的20%，且水平收进后的尺寸小于下部楼层水平尺寸的75%，裙楼结构平面和塔楼结构平面图见图三和图四，属大底盘多塔楼结构。塔楼主要竖向受力构件为剪力墙，裙楼主要竖向受力构件为柱。
（4）场地：工程位于湖南长沙宁乡市，抗震设防烈度为6度第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，拟建场地II类场地。
（5）风压：基本风压为0.35KN/m¬¬¬¬¬¬2.
（6）基础：根据地质报告拟用人工挖孔桩基础。
2嵌固端的确定
本工程嵌固端设在地下室顶板（即首层楼面）时，容易满足嵌固端上下楼层侧向刚度之比，即第2计算层与第3计算层之比（如图四）不小于2倍。算刚度比，地下室取相连
两跨抗侧力构件参与计算，另因为有相当部分的地下室外墙以及人防区设置在裙楼下的地下室，梁柱及人防墙为本层提供了足够的刚度，所以本工程嵌固端上下楼层侧向刚度之比，还是很容易满足。方案设计时，侧向刚度比可用剪切刚度比；事实上，我们用程序调试时，可以直接用剪力位移比进行考察。
本工程首层板厚为180mm，没有大开洞，外侧均有剪力墙，刚度比容易满足，取地下室顶板做嵌固端，还是比较好处理的。另外做施工时，注意板的混凝土标号、配筋率等，注意地下室柱的配筋数量和方式等，要满足规范对嵌固部位的构造要求。
3抗震等级的确定
本工程为大底盘多塔楼的剪力墙结构，按《高规》体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级宜提高一级。因底盘在五层面，所以六层及六层以下剪力墙抗震等级为三级，须设置约束边缘构件，七层及七层以上剪力墙抗震等级为四级，设置构造边缘构件。
4地下室及基础的设计
本工程地势较高，地下水埋深较深，抗浮水深为1.2米，在水浮力工况下较易处理。局部人防地下室结构，包括墙、柱、桩本身和承台本身，应验算在常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下的承载力验算，整体计算的计算文件应录入人防荷载。本工程根据实际选用整体计算时采用的人防荷载是：顶板为55KN/m2，侧壁为45 KN/m2 。
地基承载力验算时，桩的布置和承台大小的设置，则不需要考虑人防荷载。本工程为人工挖孔桩基础，底板抗浮要计入水浮力和人防荷载的组合。本工程应考虑的水浮力为12KN/m2，人防荷载是25 KN/m2，取恒载37 KN/m2录入，考虑人防荷载时材料强度系数的调整后进行计算和配筋。另外，人防地下室顶板有最小厚度要求，这个也容易为设计工程师所忽略，应引起大家的注意。
因本工程基础采用人工挖孔桩，桩径为Φ800，Φ1000和Φ1200。考虑到单桩承台抗弯不利，查看地下室面上墙柱的弯矩最大弯矩不大于480KN.m；又基础承台处有基础梁和250mm厚地下室底板相连，另大直径桩本身也具有一定的抗弯能力，经分析计算完全可以抵抗这部分弯矩。从经济，结构安全和施工安全上考虑，塔楼底部桩基础采用单桩Φ1200和双桩、多桩相结合——大直径人工挖孔桩施工比小直径人工挖孔桩施工要安全。
5大底盘及周边构件加强措施
五层底盘为竖向尺寸体型收进的部位，其结构侧向刚度沿竖向发生剧烈变化，楼板承担着很大的面内应力，为保证上部结构的地震作用可靠地传递到下部结构，五层楼板整层加厚到150mm，并加强配筋，板面采取贯通钢筋，且提高板底和板面的最小配筋率至0.25%。四层和六层楼板加厚均到120mm，六层板面采取贯通钢筋。由上部塔楼偏心布置在底盘上（计算结果中反映在底盘边长的20%以内），对塔楼周边竖向构件采取加强措施——塔楼外围加设约束端柱。
6结构分析和计算
本工程为多塔楼结构，计算时采用SATWE按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，并采取较不利的结构进行结构设计。由裙楼超过为四跨，选取与塔相连的两跨裙楼结构参与各分塔模型进行计算。本工程属体型复杂建筑结构，计算时采用PMSAP进行整体模型和各塔楼分开的模型分别计算校核。按《高规》第十章规定为复杂高层建筑结构，应采用弹性时程分析法进行补充计算，本工程选取与特征周期0.35s相近的三条波（人工波一条，天然波两条）进行分析。
本工程按如图四所示划分结构层，设定地下室为2层，嵌固层为2层，7~21层设为2个塔楼，并按图四设定各层混凝土强度等级。初次调试程序计算时候，X—5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移比普遍达到1.23，Y—5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移比普遍达到1.32。为了优化结构，加大了周边墙柱和梁的截面，以增大抗扭能力，把扭转程度控制在规则范围内，以令结构更规则、合理、经济。调整后，各楼层最大位移比均控制在1.2范围以内，满足规范要求。
SATWE整体计算结果显示，结构第一平动周期为1.9839s/ 1.9318s，第一扭转周期为1.3413s/ 1.3278s，T1扭/T1平=0.68/0.69，地震剪力略作放大能满足剪重比要求，X和Y方向最大值层间位移角分别是1/1164和1/1232，均为偶然偏心地震力作用起控制。查看SATWE各分塔模型和PMSAP整体模型计算结果，以及时程分析结果，各项指标均满足规范要求。
6 结语
本文以一个工程实例为基础，结合笔者从事高层建筑结构的工作经验，对于一些常见问题，做出探讨、总结。只有思路清晰，概念清楚，同时注意常见设计问题，采取相应措施，才能更快更好地处理类似问题。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。