鲍奕杉
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摘 要: 本文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。通过案例浅析大底盘多塔高层设计中的关键性技术问题，包括结构整体分析时嵌固端的确定、地基基础设计中的差异沉降控制、超长地下室的防开裂构造措施等。
关键词：大底盘地下室；多塔结构；嵌固端；构造措施
引言
近年来，随着土地楼面价的增高，多塔大底盘结构备受各大房地产青睐。究其原因主要是：1、为了满足住宅配套工程和解决停车的要求，充分挖掘地下空间价值，建造与住宅塔楼连接的大底盘地下室。2、考虑到客户入住的舒适度，保证单体之间的楼间距，且单体住宅不宜体量太大。
结构设计中，互相连接的多塔建筑要比单塔建筑复杂得多。那么如何在满足规范的前提下，合理又经济的进行大底盘多塔高层结构的抗震设计与计算分析，是结构设计师需要思考的一大课题。
1 工程概况
本工程为琼海某住宅项目二期，位于琼海市中心银海路与振海路交界处。由5栋18层高层建筑（其中1#、2#、4#楼塔楼带4层商业裙楼），1层地下室组成，。每栋高层住宅均为单塔或双塔结构，本文以1#楼为实例作分析。塔楼总高度52.2m，共18层，带3层商业裙楼；地下室层数为1层，地下室总建筑面积为17058.9㎡，且连接大底盘地下室的塔楼设置有地下室夹层。带地下室夹层建筑总平面及塔楼剖面如下图所示：
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结构设计年限为50年，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度0.1g，基本风压W=0.85KN/m2；抗震设防分类为丙类。混凝土结构的环境类别：地下室临水面和露天混凝土结构为二b类，其余均为二a类；地基基础的设计等级为甲级。本工程采用桩基础。各层土层情况如下表：
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2 结构选型
根据平面布置主体结构采用钢筋混凝土剪力墙结构体系， 楼面采用现浇混凝土梁板式结构。塔楼与大底盘底板交接位置采用沉降后浇带的布置形式进行设计，其相对关系以及塔楼结构平面布置如图所示：
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3 设计要点
大底盘多塔结构不同于且复杂于单塔结构，需考虑大底盘对上部结构的影响，单塔和多塔同时计算分析来进行包络设计，在此结合本结构以及实际计算分析提出大底盘结构设计的几个要点:
①抗震等级的确定
对于多塔结构，《抗规》并没有单独对其抗震等级进行划分，多塔结构抗震等级的确定应根据塔楼及底盘结构形式、设防烈度、建筑高度确定。
1)剪力墙全部落地的单塔结构，其抗震等级可按剪力墙的抗震等级确定；
2)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；
3)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，
4)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。
5)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。
6)复杂多塔结构，应根据结构复杂类型确定其抗震等级。
本工程塔楼为纯剪力墙结构，大底盘地下室为框架结构，为真实反映大底盘的刚度，计算模型为塔楼向外延伸三跨计算，所以塔楼的剪力墙抗震等级按《抗规》表6.1.2纯剪力墙结构为三级，框架部分即大底盘外延部分不低于主楼的抗震等级，故选取为三级。
②塔楼偏置问题
多塔结构振型较为复杂，且高层振型对结构内力影响较大，当各塔楼质量、质点和刚度分布不均匀时，结构扭转影响较大。因此，大底盘多塔结构各单体结构的楼层数、竖向刚度和结构类型建议接近，且单体相对底盘尽可能对称布置。《高规》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》，结合海口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。为缩短设计周期，尽量避免超限结构，建筑方案时应综合考虑塔楼与大底盘的位置关系。本工程主楼左右塔基本对称，不存在上述问题，在此不予分析。
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：
首先，地下室顶板作为嵌固端需满足嵌固端上下层的刚度比。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于嵌固端的要求：“高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不应小于相邻结构楼层侧向刚度的2倍。”
以下是本工程结构模型第一层与第二层的侧移刚度的信息：
各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息
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Floor No : 层号
Tower No : 塔号
Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值
Alf : 层刚性主轴的方向
Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值
Gmass : 总质量
Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率
Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值(剪切刚度)
Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者
Ratx2，Raty2 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%、110%或者150%比值。110%指当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时，150%指嵌固层
RJX1，RJY1，RJZ1: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(剪切刚度)
RJX3，RJY3，RJZ3: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(地震剪力与地震层间位移的比)
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Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 175.5825(m) Ystif= 12.8567(m) Alf = 45.0000(Degree)
Xmass= 164.3230(m) Ymass= 19.2685(m) Gmass(重力荷载代表值)= 69709.8047(60273.8359)(t)
Eex = 0.2001 Eey = 0.0944
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
Ratx1= 27.5480 Raty1= 9.7770
RJX1 = 1.1909E+009(kN/m) RJY1 = 9.3422E+008(kN/m) RJZ1 = 0.0000E+000(kN/m)
RJX3 = 5.6308E+008(kN/m) RJY3 = 2.1703E+008(kN/m) RJZ3 = 3.1675E+012(kN*m/Rad)
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Floor No. 2 Tower No. 1
Xstif= 162.6294(m) Ystif= 1.4023(m) Alf = 45.0000(Degree)
Xmass= 166.2820(m) Ymass= 6.8987(m) Gmass(重力荷载代表值)= 4346.0840( 4060.8281)(t)
Eex = 0.0685 Eey = 0.0774
Ratx = 0.4292 Raty = 0.4355
薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
Ratx1= 5.1502 Raty1= 3.2793
RJX1 = 5.1115E+008(kN/m) RJY1 = 4.0688E+008(kN/m) RJZ1 = 0.0000E+000(kN/m)
RJX3 = 2.9200E+007(kN/m) RJY3 = 3.1711E+007(kN/m) RJZ3 = 1.0503E+012(kN*m/Rad)
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根据第二层（Floor No. 2）计算中涂黑部分的上下层刚度比可看出，第二层与第一层的Y方向侧移刚度比大于2，故认为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。满足地下室顶板作为嵌固端的要求。
④ 抗震构造措施
主楼与大底盘地下室交接处框架梁箍筋均全跨加密，同时主楼地下室部分的墙柱纵向配筋在满足计算配筋的前提下，其配筋率不应小于地上一层墙柱相应纵向钢筋的1.1倍。同时，还需考虑大底盘地下室与主楼搭接的合理性问题，例如：地下室主梁在主楼上的搭接，应在主楼地下室墙柱设置相应端柱。
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⑤减弱主楼与大底盘地下室沉降差
为了减弱主楼与大底盘地下室沉降差，本项目主楼与地下室连接相连处设置沉降后浇带，根据《高规》第12.2.3条要求，可在结构面每隔30m~40m设置沉降后浇带（一般取0.8m~1m宽）一道，后浇带贯通顶板、底部及外墙，一般设置在柱距三等分的中间部分，并增设附加防水层。同时，后浇带应尽量避开楼层楼梯、洞口、卫生间。如图6所示。
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4 结 论
随着大底盘结构的广泛利用，深入的探究大底盘多塔结构是非常的有必要。本文根据工程实例的具体情况，提出了塔楼位置的确定、合理地确定计算模型的嵌固端，以及通过在主楼和地下室设置沉降缝调整在施工阶段产生的沉降差等切实可行的设计手段，确保大底盘多塔结构设计更具有合理性、规范性和经济性。
参考文献：
[1] 徐培福,黄小坤,容柏生,等.JGJ3-2010《高层建筑混凝土结技术规程》北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2] 黄世敏,王亚勇,丁洁民,等.GB50011-2010《建筑抗震设计规范》.北京:中国建筑工业出版社,2010.
[3] 富顺.多塔结构设计要点浅析. 科技创新与应用 ,2013年第3期.