40-宋玉楚、姚远等-某大底盘多塔超高层结构设计与分析
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大底盘多塔高层建筑结构和设计研究大底盘多塔高层建筑结构发展于上个世纪末,所谓的大底盘即就是将许多功能不同的建筑共同建造在一个比较大的空间地盘上,这样的设计理念能够给建筑底盘上创造一个非常宽松的共享空间和商业空间,继而满足进行商业投资的使用需求。
本文就简单的介绍大底盘多塔高层建筑的设计结构。
一、大底盘多塔高层建筑结构概述大底盘多塔高层建筑主要由两个结构组成,分别是大底盘和塔楼。
(1)大底盘:从结构方面看,大底盘和塔楼之间的连接关系非常的多样化,比如底盘和塔楼结构的竖向分布发生间断,并在底盘的底部与塔楼的衔接位置使用转换层。
该种结构是比较常见的住宅双塔结构,这种建筑结构对于底盘的要求需要更大的空间,这些空间的作用是提供商业场所或者是公共活动场所,如果是处于这样的设计那么大底盘的刚度相对于上部的塔楼更柔;另一种结构类型是底盘和塔楼结构其竖向分布比较连续,该种结构中上部塔楼的竖向结构会一直延伸到底盘低端。
除了塔楼延续下来的结构以外,其他部分的结构均为空间框架结构。
该种结构类型的底盘其刚度会明显较大,稳定性增强但是却占用了底盘的空间和建筑布置。
2、塔楼塔楼一般最长采用的形式为剪力墙结构、框架结构、框筒结构和简体结构等,大底盘多塔楼结构是根据塔楼平面和底盘的平面布置、刚度、高度以及质量等进行划分的话可以分为4种类型,即对成型双塔结构、对称性多塔结构、非对称性双塔结构以及非对称性多塔结构等。
二、大底盘多塔高层建筑结构分析方法1、常微分方程求解器COLSYS解法很多学者研究人员采用微分方程对大底盘多塔高层建筑结构进行分析和研究,研究者们采用沿着建筑高度的方向进行分段连续化的方法来建立一个串并联模型,在静力分析时推导出在水平荷载下的微分方程组;在二阶分析时考虑竖向荷载若发生侧向位移对二阶效应产生的影响,继而推导出基本的微分方程;在整体稳定分析时推导出相应的方程式等。
采用常微分方程求解器进行设计结构的求解,在对二阶和精力分析时将其内力和位移求出;而整体稳定分析时则需要考虑临界载荷的变化情况,在对动力特性进行分析时需要将其自振频率和振型的特性讨论和了解。
大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计探究针对某大底盘、多塔连体、体型极为复杂的高层建筑实例,对其基础设计与上部结构设计进行深入分析,并通过计算得出设计科学合理,能满足规范和使用要求的结论。
标签:大底盘;多塔连体;复杂体型高层建筑;基础设计;上部结构设计如今,高层建筑的体型越来越复杂,而且多见大底盘与多塔连体形式,这给建筑的基础和结构设计都带来了很大的困难,如果设计不合理,将造成安全问题,甚至引发事故,带来不必要的损失。
1、工程概况某建筑群共有6座高层住宅组成(1#楼~6#楼),设1层地下室,1#楼与2#楼、3#楼与4#楼、5#楼与6#楼在高度上部分相连,3#楼与4#楼之间采用拱形连体,能丰富区域景观,凸显建筑特色,成为标志性建筑。
地下室高度为 5.5m,长度为210m,未设置伸缩缝与沉降缝,采用钢筋混凝土结构,建筑地上1层~地上3层为裙房,高度为4.7m。
2、基础设计经前期场地地质勘察,从上到下土层依次为:厚度为0.9-1.5m的杂填土,厚度为0.9-1.5m的粘土,厚度为16.9-21.8m的淤泥,厚度为2.1-6.1m的粘土,厚度为1.2-10.5m的粉质粘土,厚度为1.9-6.9m的粘土,厚度为0.4-10.3m的全风化基岩,厚度为0.4-6.6m的强风化基岩,厚度不超过10m的中风化基岩。
地表和地下水位之间的距离为0.6m,水质无侵蚀性。
因工程处在沿海区,场地上层土质较软,且地下水位高,岩层埋藏深度大,并具有一定起伏,地表下方30-50m范围内主要为具有较高压缩性的软土。
同时,地下室长度较大,超出规范要求,属典型的超长结构,必须考虑温度应力造成的影响。
另外,塔楼荷载偏大,裙房则较小,局部采用下沉式广场,有明显的荷载差异,不均匀沉降将造成直接影响,极大的增加了设计难度。
对此,设计决定采用桩阀式基础,同时引入先进技术措施,以保证结构安全与工程质量。
工程主要采用直径相对较大的钻孔灌注桩,同时将中风化岩层视作灌注桩的持力层,持力层中桩端的深度要达到d,同时在桩端实施压密注浆,减少差异沉降。
大底盘多塔楼高层建筑结构的设计研究发布时间:2021-12-17T08:26:09.332Z 来源:《建筑实践》2021年7月第20期作者:吴勇[导读] 随着我国大规模建设高层建筑,高层建筑的类型逐渐开始趋于外表多样吴勇中国南山开发集团重庆公司 400000摘要:随着我国大规模建设高层建筑,高层建筑的类型逐渐开始趋于外表多样化及使用功能多样化。
在建筑工程当中,大底盘多塔楼高层建筑是较为复杂的大型建筑。
由于其底部的区域设置成大底盘形状,在上部主要将多种类型的塔楼设计为建筑的主体。
本文主要对大底盘多塔楼高层建筑的特点进行概述,同时对我国高层建筑工程中的设计方法进行分析。
关键词:建筑结构;高层建筑;大型建筑;大底盘多塔楼引言:我国近几年的建筑行业随着城市建设速度的提升而面临着新的挑战,城市建设土地的紧缺促进了高层建筑施工的发展,高层建筑可以在有限的空间内最大限度地提升建筑的使用面积及功能需求。
大底盘多塔楼高层建筑在建筑工程中开始被广泛的应用。
其最大的特点是建筑由地下室等构成大底盘,内部的塔层数量较多。
因此大底盘多塔楼高层建筑在对其结构进行设计的过程中需要面临许多的技术问题。
一、大底盘多塔楼高层建筑结构特点大底盘多塔楼高层建筑凭借其较大的大底盘结构优点,可以进行多种建筑功能使用的选择,因此大底盘高层建筑具有较高的应用价值。
但是其结构较为复杂,也具备一些不利的缺点。
由于其竖向结构不规则,导致了其振型相对复杂,进而无法确保其稳定性能。
设计人员在进行结构设计过程中需要根据相关的标准进行科学的设计,来确保其具备足够的稳定性。
设计人员可以将建筑的顶层楼板设计成多楼塔的嵌固端,可以在住宅小区及配备地下停车场的大型写字楼等建筑中使用该设计方法。
设计人员也可以不选择地下室顶层楼板作为上部楼塔嵌固端,可以在建筑下部作为商场,建筑上部作为办公区等综合使用建筑中使用该设计方法。
设计人员在设计过程中还需要结合施工现场的实际情况及建筑的功能使用来对设计方案进行细致的分析及论证。
大底盘多塔楼高层建筑结构的设计研究摘要:随着社会经济的发展和进步,人们的生活水平也在逐步提高,于是人们对生活质量的要求也就越来越高,从建筑结构角度来看,高层建筑正在向多功能的方向发展。
为了满足人们对高品质的追求,大底盘多塔楼高层建筑越来越受到人们的喜爱。
底盘多塔楼主要的结构特点为,在几个高层建筑的底部存在一个大裙房把建筑连为一个整体,形成一个大底盘,这种结构设计形式不仅解决了我国土地紧缺的问题,还满足了人们对建筑形态多样化的要求。
针对大底盘多塔楼高层建筑结构作了简要的分析。
关键词:大底盘;多塔楼;高层建筑;结构设计引言在如今高层建筑结构不断地向多功能方向发展的过程中,产生了各种各样的建筑设计体系,我国建筑行业蒸蒸日上,行业里人才辈出,其实就现阶段来说,优秀的建筑设计者,更有好的结构设计理念,高层建筑中的大底盘多塔楼就有理想的设计效果,这种结构形式较为复杂,在设计过程中的竖向刚度突变及高振型等都会使其影响加剧,设计者在设计过程中要进行严谨的计算,不能有丝毫的马虎。
现在各企业的要求越来越高,建筑设计过程中,确定一个合理的结构体系,将能更好的实现各方共赢。
1大底盘多塔概述随着社会的不断前进发展,城市的建设己达到饱和的状态,为了节约建设用地扩大绿色空间,每个城市的建设往往以高层建设为主,同时以高层建筑来权衡各地区经济进步的一项重要因素。
由于人们生活质量的逐年提高,普通的高层结构己满足不了人们现在的生活需求,于是研究人员提出了大底盘多塔高层结构的思想。
此种结构下面通常是几层的裙房,裙房常被商业所用,裙房以上是由不同数量的塔楼构成,一般为办公、住宅等所用。
此种结构的造型千差万别,有效的提高了建设用地利用率和空间资源,也较大程度上满足了人们对美好生活的追求。
1.1大底盘对于建筑外观而言,建筑物的使用功能通常较类似,一般情况下塔楼的竖向受力构件(柱、抗震墙等)从基础到结构顶部是贯通连续的,所以上部结构塔楼的整体刚度要小于下部底盘的,此类建筑有较好的防震性能,但两者之间的衔接处在抗震性能分析时易出现刚度变化较大的问题,于是规范要求了在塔楼与大底盘的连接处要升高设置一至两层的底部加强区的抗震措施。
大底盘多塔楼高层建筑结构的设计分析随着城市化进程的加快,建筑高度越来越高,大底盘多塔楼结构设计成为一种常见的设计方案。
这种设计方案具有很多优势,但也存在一些挑战。
本文将对大底盘多塔楼高层建筑结构设计进行分析。
在大底盘多塔楼高层建筑结构设计中,最常见的是采用钢筋混凝土结构。
这种结构具有较强的承载能力和抗震能力。
大底盘设计是指在建筑底部设置一个大面积的水平结构,用来分散和传递上部楼层的荷载。
这种设计可以减小每栋塔楼的自重和地震作用下的弯矩,从而提高整个建筑的抗震性能。
大底盘多塔楼的结构设计需要考虑到多个塔楼之间的相互影响。
在设计中,需要合理安排塔楼之间的间距和布置,以确保每个塔楼都能够正常承载荷载,并且不会影响到其他塔楼的结构安全。
此外,还需要考虑到防风设计,以确保大风天气下建筑的稳定性。
在大底盘多塔楼高层建筑结构设计中,还需要考虑到塔楼的抗震性能。
在设计中,需要进行抗震计算和细化设计,确保建筑在地震作用下能够保持完整和稳定。
常见的抗震设计方法包括设置钢筋混凝土剪力墙、新增钢结构支撑、加固钢筋混凝土柱等。
此外,在大底盘多塔楼高层建筑结构设计中,还需要考虑到施工和施工期的影响。
这种结构设计通常需要额外的施工工序和施工周期,且施工范围较大。
因此,在设计时需要考虑到施工的便利性和经济性,并且合理安排建筑的施工顺序。
总之,大底盘多塔楼结构设计在满足建筑高度需求的同时,也需要考虑到结构的稳定性和抗震性能。
合理的结构设计可以提高建筑的安全性和稳定性,并且在施工期间能够更好地满足施工需求。
同时,设计师还需要考虑到建筑的整体美观和功能性,以满足使用者的需求。
大底盘多塔建筑结构设计摘要:大底盘多塔建筑结构底部区域会设置成大底盘的形状,体系内部有大量塔楼,结构较为复杂。
为了保障建筑物的稳定性,需要重视其结构设计问题,根据大底盘多塔建筑结构特点,考虑这类建筑物较易出现的问题,设计出经济、安全的组合结构。
有鉴于此,本文从介绍大底盘多塔建筑结构出发,针对其结构设计时需注意的问题进行分析,提出一些合理的设计策略。
关键词:大底盘;多塔建筑;结构设计;结构特点一、大底盘多塔建筑结构的特点(一)协调性大底盘多塔结构多见于高层建筑群体,利用底部的大底盘使多栋独立的建筑物形成一个整体。
通常大底盘结构部分主要发挥商业价值,而多塔式结构则主要是用作居住或办公。
由于建筑物使用方向不同、建筑规模不同,结合在一起会成为不规则结构,而不规则结构的稳定性较差,在地震等作用下容易倒塌,为此在结构设计上需要注重大底盘结构和多塔结构之间的协调性。
如可以在大底盘的顶层区域设置相应的结构转换层,采用剪力墙的结构形式,可以使建筑物整体的刚度更为均衡,从而达成协调性以保证建筑物的安全。
(二)多样性大底盘多塔结构形式复杂,在实际工程中应用时,由于各建筑物的高度、空间大小、所在位置等不同,为了追求建筑结构整体的稳固性,会出现多种不同的结构形式,在结构设计上不会按照轴对称原则进行标准化设计,而是在充分考虑大底盘多塔结构的受力性与动力后进行独特性设计,以追求建筑结构的整体平衡。
因此大底盘多塔结构体系通常表现得较为多样化,有裙楼的多塔结构、有间隙的多塔结构等,设计形式极为繁琐、复杂。
(三)不规则性由于大底盘和多塔是一种组合式的结构体系,大底盘与多塔之间的差异性较大,各自发挥的作用不同,商业区与住宅区的空间面积不同,结构间的受力情况不同,因此反映到结构上会呈现平面不规则和竖向不规则的特性,而不规则结构通常是建筑结构设计中要求尽量避免的,这显然会使得大底盘多塔结构体系与众不同,同时也加大了设计难度。
二、大底盘多塔建筑结构设计要点(一)设计计算分析大底盘多塔建筑结构具有复杂性的特点,地面以上的部分呈现出了多个塔楼相互连接的形式,很容易产生复杂的扭转关系而造成建筑体的抗震特性不佳的问题,特别是对于一些高层建筑而言,必须在前期设计的过程中通过合理优化与精准计算来掌握其纵向刚度特性、整体受力情况等信息。
某大底盘双塔楼高层建筑结构设计的探讨摘要:本文结合工程实例,对大底盘双塔楼建筑结构体系进行了初步的分析,并通过该工程实践证明,该工程的结构施工达到了较好的效果。
关键词:大底盘双塔楼;结构设计;工程实例Abstract: Combining with the project examples, big double tower building structure system chassis of the preliminary analysis of the engineering practice and through proof, the structure of the project construction has achieved the good effect.Key Words: big chassis double tower; structure design; engineering example 1工程概况某工程总建筑面积约为58269.63m2。
由1#~7#产业楼、8#办公楼、9#综合楼和10#地下车库组成。
其中,9#综合楼面积最大,为29109.63m2,现以该楼为例作详细介绍。
该单体为双塔高层建筑,地上12层,有2层裙房,主楼及裙房下设满堂人防地下室,建筑平面尺寸为80.3mx70.6m,高度为38.8m。
由于建筑1层底部为酒店大堂,故主楼与裙房之间未设沉降缝,2层楼面中厅处开有17.2mx35m的大洞,其平面结构见图1。
2工程地质条件本工程按照2002版国家规范、规程设计,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,设计特征周期为0.35S,基本风压0.55kN∕m2。
根据该场地的岩土工程地质勘察报告,本工程场地属正常地层分布区,地层分布较稳定。
拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型,其实测静止水位埋深在1.20m~1.34m之间,设计采用地下水位年平均高水位埋深0.50m,低水位埋深为1.5m。
浅析某高层大底盘建筑的结构设计摘要:随着社会经济的发展,城市建设中的高层建筑不断涌现,高层建筑的类型与功能愈来愈复杂,结构体系更加多样化,高层及超高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
本文针对大底盘上的多塔建筑的不同特点,从概念设计、结构分析、构造措施等方面进行结构设计,使结构具有较好的抗震性能。
关键词:高层;大底盘;多塔楼;抗扭梁技术;抗震设计;构造措施1.结构分析1.1结构选型本工程地下两层,为地下车库;地上三栋塔楼,分别为酒店塔楼为25层,公寓式酒店塔楼为12层,商住塔楼为20层;塔楼间设2层商业裙房。
为满足建筑的使用功能需求,选用框支-剪力墙结构体系,转换层设置在3层架空层(即裙房屋面)。
该工程为带转换层的复杂高层结构,采用框支梁转换上部酒店及商住楼的剪力墙。
1.2抗震设计方面的问题本工程大底盘多塔的各塔楼质量和刚度分布不均匀,且在平面布置上又不对称于大底盘,在地震作用下结构扭转振动反应较大。
大底盘顶层楼盖起着协同各塔楼共同工作的作用,而转换层设置于该层,故此处也为结构上下刚度突变处。
理论分析和试验结果均表明,在地震作用下,裙房顶层及上一层是最先破坏且破坏最严重的位置。
为保证结构的抗震性能要求,结构整体力学分析与抗震性能分析应选择合理的计算模型,以找出可能出现的薄弱部位,并在设计中采取构造加强措施提高其抗震能力。
1.3结构整体计算结构整体动力分析,采用中国建科院开发的SATWE和PMSAP两种不同力学模型程序,PMSAP主要作为校核程序。
本工程为非对称的多塔结构,由于存在双向偏心,在自由振动条件下结构存在平扭耦连振动。
因此,结构计算时,除考虑双向地震作用外,还需要考虑平扭耦连计算结构的扭转效应。
本设计采用的计算振型数为30,计算得到X、Y方向的振型参与质量系数分别为95.3%、97.1%。
通过对结构整体空间振动简图与振型图分析可知,结构整体扭转不明显,未出现整体结构扭转振型特征。
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年作者简介:宋玉楚(1986—),男,硕士 ,工程师某大底盘多塔超高层结构设计与分析宋玉楚,姚远,张守峰,李雪,刘璐,许泽瑶(中国建筑设计研究院,北京,100044)摘要:本文结合一个大底盘多塔超高层住宅项目的结构设计过程,讨论了根据建筑功能和高度选用合理结构形式的办法。
通过对整体模型和分塔模型的包络计算分析,探讨了不同结构形式的塔楼在地震和风荷载作用下的主要控制因素。
根据大底盘多塔结构的特点,罗列了对此类结构形式常见的几个问题的解决措施。
关键词:超高层,大底盘,多塔,整体计算1 工程概况某综合性超高层住宅及公寓项目位于湖南省长沙市。
项目总建筑面积31万m 2,由7栋超高层塔楼,1栋多层商业楼及大底盘裙房组成[1],见图1、图2。
主要功能为住宅、车库、商业和养老配套。
典型剖面见图3。
裙房地上共1层称GF 层,结构高度4.5m ,其上有覆土1.5m ;地下为1层,层高3.8m 。
地上塔楼1#、2#、3#、5#、6#、7#楼为超高层住宅,其中1#、2#、6#、7#、3#楼左侧单元和5#楼右侧单元楼地上共GF+45层,结构高度为138.8m , 3#楼右侧单元和5#左侧单元地上共GF+30层,结构高度95.3m ;4#楼为公寓,地上GF+45层,结构高度147.6m ;8#楼为公寓,地上GF+36层,结构高度119.7m 。
9#楼为配套公建,地上GF+5层,结构高度23.6m ,本工程各塔楼均未超过A 级高度。
从综合经济效益考虑,本工程除4#楼外,其余6栋高层塔楼与1栋多层商业楼与裙房之间未设置变形缝,通过裙房连成一个整体,形成大底盘多塔结构。
大底盘南北向长230m ,东西向长180m ,在中间部位正负零以上沿东西向设缝断开,将大底盘分成南北两部分。
设缝后,结构最长长度为180m 。
本工程建筑结构安全等级为二级,设计使用年限为50年。
抗震设防烈度为6度,抗震设防类别为丙类,设计基本地址加速度0.05g ,设计地震分组第一组。
建筑场地类别Ⅱ类,特征周期0.35s 。
基本风压0.35 kN/m 2(50年重现期),地面粗糙类别C 类[2]。
图2 平面规划图图1 整体鸟瞰图2结构体系与结构布置2.1 塔楼与车库结构体系根据建筑功能特点和超高层结构几种方案综合比较[3],塔楼1#、2#、3#、5#、6#、7#楼采用剪力墙结构,剪力墙优先布置在楼电梯间、分户墙和建筑外墙,尽量避免布置短肢剪力墙而形成短肢剪力墙结构。
通过与建筑专业协调,进行了优化布置,使所有剪力墙全部落地。
4#采用框架核心筒结构,8#楼采用框架剪力墙结构,利用楼梯间、电梯间等竖向交通盒及设备管井组合成筒体布置或布置竖向落地剪力墙,并控制框架部分承受倾覆力矩的比例。
9#楼采用框架结构。
地下车库及裙房采用框架结构,考虑到南区地下部分为人防区,且地上GF 层顶板上有1.5m 厚的覆土,为充分利用板的性能,减小应力集中,采用不设次梁的大板结构。
2.2 主要结构构件尺寸及材料地下室顶板为上部结构嵌固端。
人防区域主梁截面尺寸为400X900,楼板厚度250;非人防区域主梁尺寸300X600,楼板厚度200mm 。
GF 层顶板主梁截面尺寸为400X1000,楼板采用预应力实心楼板,板厚350。
塔楼的楼面及屋面均采用现浇钢筋混凝土梁板结构。
综合考虑建筑功能灵活性、可改造性及施工方便等因素,结构布置时尽量减少次梁布置,楼板采用整间大板,轻质隔墙直接砌筑在大板上,为后期灵活分割提供便利。
主梁截面尺寸为200X400~300×600,板厚100~160,屋面板厚120。
剪力墙结构住宅的剪力墙厚度为350mm~200mm, 1#结构平面图见图4。
4#楼公寓框架柱截面尺寸2200mm ×700mm~2100mm ×500mm ,剪力墙厚度700mm~200mm ,结构平面图见图5。
8#公寓框架柱截面尺寸1100mm ×900mm~800mm ×800mm ,剪力墙尺寸450mm~200mm ,结构平面图见图6。
9#楼框架柱截面尺寸800mm ×600mm~500mm ×500mm 。
图3 典型剖面图图4 1#楼结构平面图受轴压比限制,住宅楼及公寓楼底部剪力墙、框架柱的混凝土强度等级达到C60,从下向上逐步减小至C30,梁、板混凝土强度等级为C30。
现场浇筑时,由于底部竖向构件与水平构件强度等级不同,需采取相应施工措施,见图7。
3 基础设计场地属湘江及浏阳河I 级冲积阶地,地形较为平坦,地表标高多介于35.4~37.7m 间。
根据地勘报告,场地自上而下图层依次是杂填土、粉质粘土、粉砂、圆砾、强风化泥质砂岩或强风化板岩,中风化泥质砂岩或中风化板岩。
地勘报告给出抗浮水位设计标高32.5m [2]。
本工程正负零标高相对于绝对标高33.1m 。
本工程塔楼属于超高层建筑,荷载较大,对地基强度和变形要求严格。
结合工程特点和地质情况,剪力墙住宅楼、4#、8#楼采用桩筏基础,桩为旋挖孔灌注桩。
剪力墙住宅楼以1#楼为例,桩径800mm ,单桩承载力特征值4500kN ,持力层为中风化泥质砂岩或中风化板岩,筏板厚2300mm ,基础埋深7.8m ;4#桩径1100mm ,单桩承载力特征值9900kN ,持力层为中风化泥质砂岩或中风化板岩,筏板厚2800mm ,基础埋深8.4m ;8#楼桩径1100mm ,单桩承载力特征值9000 kN ,持力层为中风化泥质砂岩或中风化板岩,筏板厚2300mm ,基础埋深6.7m 。
桩与筏板的混凝土强度等级均为C35。
车库采用桩基础加防水板的结构形式,桩采用预应力混凝土管桩,桩径400mm ,单桩承载力特征值1400kN ,持力层为强风化泥质砂岩或强风化板岩,承台多为四桩承台,厚1000mm ,防水板厚400mm 。
4 计算结果4.1 抗震等级1#、2#、3#、5#、6#、7#楼剪力墙结构,抗震等级(包含抗震措施的抗震等级和抗震构造措施的抗震图5 4#楼结构平面图图6 8#楼结构平面图图7 竖向构件与水平构件施工措施等级,下同)为三级;4#楼框架核心筒结构,框架抗震等级为三级,核心筒抗震等级为二级;8#楼框架剪力墙结构,框架抗震等级为三级,剪力墙抗震等级为三级。
9#楼框架结构,抗震等级为四级。
与各塔楼连成为整体的裙房和地下车库的“相关范围”内的抗震等级与各塔楼抗震等级相同,非“相关范围”外的裙房和地下车库框架结构的抗震等级为四级[4]。
4.2 计算模型(以南区为例)本工程采用采用盈建科软件(ver.1.5.2.1)对整体模型(南区)和带“相关范围”分塔模型(以1#,8#为例)进行对比计算,见图8~10,分别考察结构的计算指标。
结构嵌固端取在±0.000处,计算中考虑了扭转耦联的影响。
配筋时,按整体和分塔模型结果,并结合SATWE 软件计算结果进行包络设计。
振型数按满足质量参与系数之和达到90%的要求,由程序自动确定,最终算得振型数为113个。
4.3 计算结果南区整体计算模型结果见表1,分塔计算结果见表2。
为对比结果,表2将北区4#公寓楼结果也罗列出来。
由结果可知,整体模型周期比0.63,满足规范要求。
1#楼风荷载作用下最大层间位移角大于地震作用,风荷载起控制作用。
4#、8#楼地震作用下最大层间位移角大于风荷载作用,地震作用起控制作用。
8#楼X 向位移比超过规范限值,为本楼仅有的一项不规则项。
图10 8#楼计算模型图9 1#楼计算模型 图8 南区整体计算模型5 几个设计关键点5.1 塔楼偏置问题[5]由于整个小区规划属于围合式布局[1],住宅和公寓围绕中心绿地布置,加之通过抗震缝的合理划分,通过计算,项目北区塔楼综合质心与大底盘质心之间的距离为大底盘相应边长的7%,见图11,南区塔楼综合质心与大底盘质心之间的距离为大底盘相应边长10%,见图12,均小于规范20%的限制,故不属于塔楼偏置结构。
5.2 抗浮问题本工程抗浮设计水位较高,水位在正负零以下0.6m,为满足车库部分的抗浮要求,应尽量将车库部分基础底标高提高,从而降低水头。
车库地下共1层,若要提高基础底标高,层高应尽量压缩到最低,经与其他专业多轮协调,最终确定的层高为3.8m。
同时配合室外景观绿化工程,在GF层顶板做绿化覆土1.5m,增加了整体重量。
经计算,按此布置满足抗浮设计要求,不需要设置抗拔桩。
同时要注意,基础防水板要计入水浮力进行设计。
5.3 不均匀沉降问题大底盘多塔结构由于塔楼和大底盘之间不设缝,带来的经济效益显著[6],但可能带来的不均匀沉降也是重点关注问题。
本项目塔楼和大底盘区域的桩,因承载力特征值要求,根据计算均打入稳定的岩石层,可认为塔楼与大底盘的沉降量均较小,相互之间不存在不均匀沉降问题。
图 12 南区质心距计算图 11 北区质心距计算5.4 结构超长问题本工程南北向长230m,通过设缝,将南北分成两部分。
分缝后仍属于超长结构,东西向长度达到180m。
虽然GF层上有较厚的覆土,但鉴于地下周边墙体的约束力,且塔楼多为剪力墙结构,约束作用比较明显,需要对结构超长带来的裂缝问题予以重视。
混凝土结构超长,产生裂缝的主要原因是混凝土的热胀冷缩和干燥收缩,为了使结构的抗裂性能增加,本工程采取的措施有[7]:(1)进行超长结构温度应力分析,根据计算结果适当提高地下室防水板及顶板结构的钢筋的最小配筋率,钢筋采用双层双向布置,GF层顶板适当布置预应力筋,并配置双层双向钢筋;在建筑转角部位,结构构件配筋适当加强。
(2)合理设置后浇带,并严格控制后浇带的封带时间,以部分抵消混凝土收缩和温度应力对结构的不利影响。
在混凝土浇筑施工中,应采取二次振捣措施,并应加强混凝土养护,特别是前期养护。
(3)与建筑配合,做好建筑外保温,尽可能减小温度变化对结构的影响。
(4)严格按规范控制泵送商品混凝土的水胶比,减小混凝土输送泵以及施工材料运输对楼板的直接震动影响。
(5)严禁在混凝土未达到规定强度时拆模以及施工时荷载超过该楼层的设计荷载值。
(6)混凝土原材料应采用低收缩、低水化热水泥,采用碎石骨料,混凝土内掺膨胀剂;同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量。
(7)条件允许时,应尽量在气温较低的冬季进行超长结构的施工。
6 结语1.根据长沙地区特点,对于此类超高层带裙楼的结构形式,采用大底盘多塔结构是可行且比较合理的结构形式。
2.应根据建筑功能和高度选择经济、合理的结构形式。
本工程塔楼分别采用了剪力墙结构(如1#楼),框架核心筒结构(4#楼),框架剪力墙结构(8#楼),框架结构(9#楼)。
所有超高层建筑在满足使用功能的同时均未超过A级高度。