方云飞
云南营造工程设计集团有限公司 云南 昆明 650000
摘要:与一般的单塔楼相比，多塔楼结构设计较为复杂。本文结合工程实例简要的论述了多塔楼结构的分类、分析方法、设计要点，为类似工程的设计提供参考。
关键词:多塔楼分类；多塔楼结构；分析方法
0引言
近年来，随着经济、技术的飞速发展，各类高层建筑在全国各地拔地而起，各种复杂高层建筑也应应而生，大底盘多塔楼结构就是其中一种。相对一般的单塔楼而言，多塔楼建筑有其特有的优点，能有效的解决绿化率、商住结合、停车等问题，但其结构设计比较繁复。本文笔者结合东川紫荆家园小区的双塔楼结构设计，主要论述了大底盘多塔楼结构的设计概念、分析方法、计算要点。
1大底盘多塔楼结构的分类
一般的多塔楼结构是由几栋多、高层建筑的底部几层通过大裙房连接成一个整体，形成了一个大底盘；分缝多塔楼结构是被变形缝分成多个结构单体，各单体底部通过裙房连接成一个整体，与一般的多塔楼结构没有很大的区别，只是楼间距非常小。
2大底盘多塔楼结构的设计要求
多塔楼结构在底盘以上各层平面突然收进，属于竖向体型收进结构；塔楼与底盘的结合部位结构竖向构件突然减少，造成结构竖向刚度突变；中国建筑科学研究院结构所等单位的试验研究和计算分析表明，多塔楼结构振型复杂，且高振型对结构内力的影响大，当各塔楼质量和刚度分布不均匀时，结构扭转振动反应大，高振型对内力的影响更为突出 [1]。大量震害实例说明，塔楼与大底盘结合部位及其上、下各一层的构件在地震中破坏最严重，所以在多塔结构抗震设计中，应当从概念设计出发，重点研究、分析结构的关键部位、薄弱部位，加强抗震构造措施[2] [3]。
3大底盘多塔楼结构的计算分析
高层多塔楼结构属于竖向体型收进的复杂高层，其受力特点及分析方法、计算要点比常规的高层结构要复杂得多，设计时需找出关键部位、薄弱部位，并对其重点分析计算。
3.1 大底盘多塔楼结构的主要特点
在地震作用或风荷载作用下，各塔楼的变形都是相对独立的，塔楼之间并没有直接影响，单个塔楼的变形只与塔楼自身因素、塔楼与底盘的连接、底盘的受力、外部荷载有关。如果各塔楼层数、建筑高度、抗侧力刚度差异较大或塔楼没有对称布局，则在地震作用下各塔楼通过底盘产生的影响将会很大，应引起足够的重视。结构设计时应采取有效的加强措施，必要时应配合建筑进行方案调整。
各塔楼都有各自独立的迎风面、背风面，在计算风荷载参与组合的工况时，一般的多塔楼结构可以不考虑各塔楼的相互影响。但分缝多塔楼结构，由于其间距较近，模型计算时需定义各塔楼的迎风面、背风面，以考虑风荷载作用下的相互影响。
3.2 如何选取大底盘多塔楼结构的计算模型
多塔楼结构分析计算时，通常分别采用整体模型和离散模型计算，然后包络设计构件。
(1)整体模型：将全部塔楼和裙房底盘作为一个整体一起建模，模型里定义多塔及各塔楼的迎风面、背风面，软件将整个模型一起分析计算。此时应注意区分整体和单塔的阵型、周期、位移。
(2)离散模型：将全部塔楼切开，切分的是裙房而不是塔楼，切分后每个塔楼都是完全独立的计算模型，每个塔楼都可以分别计算。需要注意的是：此时计算所得的裙房位移有可能失真，不建议作为控制指标。
3.3 如何切分大底盘多塔楼结构
大底盘多塔楼结构的切分方法很多，常采用相关范围法、45°角斜线切分法。
(1)相关范围法：塔楼周边外延1～2跨的裙房范围，范围内的构件全部保留。
(2)45°角斜线切分法：在塔楼边缘做45°向外的斜线交于裙房，斜线范围内的构件全部保留。
(3)（1）、（2）范围以外的裙房构件可全部去除，也可多带几跨裙房参与计算，但所切塔楼以外的其它塔楼必须全部去除。
离散模型计算时忽略了各塔楼之间的互相影响，是无奈之举，此操作繁复，设计人员工作量大，不利于操作。目前结构软件SATWEV4.0、YJKV2016已经不需要单独切分单塔出来计算，只需在整体模型里定义切分线，软件自动实现切分，并且单塔、多塔计算结果可分别单独输出，也可包络后输出，大大的减轻了设计人员的工作量。
4大底盘双塔结构的计算实例
4.1 工程概况
紫荆家园小区位于昆明市东川区，其中有两栋公寓楼的底部4层通过大裙房连为一体，5层~17层分为两个塔楼，形成了大底盘多塔楼结构，其建筑高度59.1，宽39.9m，高宽比为1.48。两塔楼的层数、建筑高度、平面布置相同、抗侧力刚度接近，塔楼对底盘对称布置。
该建筑抗震设防类别为标准设防类，采用地下室顶板隔震的现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构。本文主要论述大底盘多塔楼结构设计，隔震不再赘述。该建筑1~4层平面图如图1所示，5层~17层平面图如图2所示。
.png)
图1 1~4层平面图 图2 5~屋面层平面图
4.2计算结果
采用整体模型与离散模型包络设计的设计方法。采用SATWEV2.2软件计算，ETABS软件复核，ETABS软件复算的结果与SATWEV2.2接近，以下是SATWE软件计算的主要结果。
(1)周期及周期比
整体模型与离散模型计算所得的周期差别较大，详表1。整体模型计算其周期比为0.613；离散模型计算的周期比1塔的为0.837，2塔的为0.839。
计算周期 表1
(2)地震作用下的位移及位移比
离散模型计算的位移不能反映各塔楼之间的相互影响且裙房的位移失真，故位移计算应以整体模型为主，整体模型楼层的最大层间位移角、最大位移比详表2。
整体模型的最大层间位移角及最大位移比 表2
整体计算及离散计算的内力CQC的框架柱地震倾覆力矩百分比如表3所示。
内力CQC的框架柱地震倾覆力矩百分比 表3
(4)层间侧移刚度、层间受剪承载力、剪重比
由于两塔楼的层数、建筑高度、平面布置相同、抗侧力刚度接近，塔楼对底盘对称布置，离散计算所得两个单塔的层间侧移刚度及层间受剪承载力都很相近，其值与整体计算值的1/2接近；离散计算与整体计算的剪重比相近。
(5)内力计算结果对比
经过分析对比得出结论：整体模型内力计算结果能包络离散模型的计算结果，构件设计时可以以整体模型的结果为主，离散模型的结果用于验算整体模型计算结果的准确性。
5构造措施
大底盘多塔楼结构的构造措施在《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第10章中有详细的要求，设计时应逐条复核。
6结语
从工程实例可知：除周期比、裙房位移比以外，大底盘多塔结构设计整体计算与离散计算结果差值在5%以内，在设计时可采用整体模型与离散模型分别计算，对比分析后包络设计。相对一般的单塔而言，多塔楼结构设计较为复杂，在多塔结构抗震设计中，应当从概念设计出发，重点研究、分析结构的关键部位、薄弱部位，加强抗震构造措施[2]。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院.JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 杨星. 多塔大底盘结构的分析与设计探讨[J]. 北京：第十九届全国高层建筑结构学术交流会，2006.
[3] 中国建筑科学研究院.GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.