多塔大底盤結構有其復雜性,設計過程中應注意分析判斷計算軟件各種參數的選取,對計算輸出結果加以認真分析和比較,在一些特殊部位的結構還需要根據經驗加強構造措施,才能保證結構的安全性和經濟性。
1 大底盤地下室的結構設計
大底盤地下室作為上部多塔的結合部,將上部結構與地下室作為一個整體考慮,地下室頂部覆土1。 0 m,地下室層高4?!? m,在計算中采用了彈簧剛度法,在SATWE選項“回填土對地下室約束相對剛度比”取值為3。因地下室上1層的側向剛度有劇烈變化,上部結構突然收進,屬于豎向不規則結構,塔樓與地下室結合部位為結構薄弱部位,應加強抗震構造措施。首先在SATWE計算中,把地下室上1層自行車庫層定義為薄弱層,而且對地下室頂板的厚度及配筋均應加厚加強(頂板厚度取值180 mm),板鋼筋雙層雙向拉通,對汽車坡道入口等大開洞邊樓板應進行彈性板定義計算。因地下室停車庫功能要求,局部上部結構的柱子不能伸入地下室,在地下室頂板層進行梁上立柱轉換,計算中需要梁上立柱的梁進行轉換梁定義。SATWE軟件對于梁上立柱構件的計算有些缺陷,對于立柱荷載能導入轉換梁并準確計算梁上有立柱的轉換梁的內力和配筋,但是對轉換梁局部抗剪的計算不精確,對于梁上立柱部位的附加箍筋和吊筋嚴重不足,設計人員必須根據立柱的荷載自己計算附加箍筋和吊筋,而且在梁平面表示法中,不能自動形成梁上立柱的位置,無梁上立柱附加箍筋和吊筋的表示,所以施工圖設計過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標注,以免造成施工過程中柱插筋遺漏等問題。
2 地基基礎設計的差異沉降控制
在高層建筑裝修設計、地基與基礎的相互作用下,由于基礎對高層建筑荷載的擴散作用,存在一個以塔樓為中心的“共同作用有效范圍”。以各塔樓下面一定范圍的區域為沉降中心,基礎沉降變形各自沿徑向向外衰減,并在共同的影響范圍內相互疊加;地基反力也是以各塔樓下面某一區域為中心,通過塔樓的裙房基礎沿徑向向外擴散,并在共同的荷載擴散范圍內相互疊加。
大底盤多塔樓結構由于高層主樓與裙房或地下車庫的基礎連接成整體時,相互間的差異沉降是關系到結構安全的關鍵性問題。《高層建筑混凝土結構技術規程》規定:高層建筑的基礎和與其相連的裙房基礎,當不設沉降縫時,應采取有效措施減少差異沉降及其影響針對工程具體情況,如高層主樓和裙房或地下車庫基礎均采用樁基時,則按照變形調整原則或承載力計算確定各自樁的直徑、長度和數量,通過調整盡量使主樓和裙房的沉降一致,減小其差異沉降值;如高層主樓采用樁基,裙房或地下車庫可采取滿堂基礎的天然地基,使其與主樓沉降值接近。
對這種情況,一方面,沿主樓周邊,在高層主樓和裙房或地下車庫基礎之間應設置沉降后澆帶,其目的在于消除施工期間相互間產生的不均勻沉降,待高層部分主體結構完成時再連接成整體。根據工程經驗,一般認為主體施工完成可實現60%?。?0%的沉降。
應通過計算與實測相結合確定主體的沉降完成量,沿底板后澆帶每隔10m布置沉降觀測點,觀測期為底板施工完成后至后澆帶澆筑完成,期間每半個月觀測一次,根據實測沉降值情況并計算后期沉降差來確定沉降后澆帶的澆灌時間。另一方面,采用天然基礎的地下室應盡可能減小基礎底面積以加大沉降,在滿足施工工況及低水位使用工況下抗壓承載力的基礎上,盡量采用柱下獨立基礎或條形基礎,不宜采用滿堂基礎。
3 多塔的結構設計
1)多塔結構必須在SATWE中進行多塔結構補充定義,可以用圍區方式依次指定各個塔樓的范圍,輸入各塔樓的起始層號、終止層號和塔號,一般定義塔號根據樓層高低從高到低順序定義,建筑裝修設計伸縮縫兩邊分別定義多塔,縫隙兩邊的墻體還應執行“遮擋定義”,使該墻面成為風荷載遮擋面,其風荷載體型系數按設縫多塔背風面體型系數取值。定義多塔時,不能將同一個構件定義在兩個塔內,也不能有些構件不屬于任何一個塔,可以用多塔檢查命令檢查定義的多塔是否正確。
2)多塔結構的各個塔樓可以有不同的結構形式,根據結構高度和結構型式確定不同的構件抗震等級,也可以有不同的混凝土等級,這些操作可以在特殊構件補充定義中進行。比如上部共分七個塔樓,其中三個塔樓為高度大于30 m的框架結構,三個塔樓為高度小于60 m的框架-抗震墻結構,還有一個為3層框架結構會所,根據抗震規范,會所部分抗震等級為三級,其它塔樓抗震等級為二級,應分開定義。框架-抗震墻塔樓中,因為框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總傾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等級按框架結構確定,該數據可以在多塔結構切分后,根據各個塔樓分開計算值,查框架柱地震傾覆彎矩百分比輸出文件。
3)在地下室的設計中,將各塔樓和底盤綜合在一起,作為一個整體結構模型計算分析,進行全樓構件內力和配筋計算后,將整體計算的有關數據,在分析結果圖形和文本顯示中,把位移比,層間位移比,層間側移剛度比,層間受剪承載力,剪重比等大多數控制系數分塔輸出,把上部結構荷載與剛度傳給基礎,再進行JCCAD設計,但是整體模型中對周期比的輸出是不正確的,必須將多塔各自獨立切分,分開進行抗震計算。根據建筑裝修設計平面布置分別切分了6個單體,每個單塔在地下室部分保留1 ̄2個柱距,使塔樓與地下室頂交界處作45°向外斜線交于地下室底部的范圍內構件保留。切分過程中還發現了2005?!?版SATWE軟件必須保留底層所有整體計算輸入的所有節點,底層不能進行節點清理這一步驟的操作,否則上部結構的梁荷載會全部丟失。