高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究

高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究

梁卓尧

广东国通物流城有限公司广东佛山528000

摘要:当今高层建筑楼层比较高，结构也越来越复杂，其中最为典型的一种形式就是高层多塔复杂体型建筑，在此建筑施工中，必须要采用合理的结构设计，以保证建筑的安全。本文在阐述高层多塔复杂体型建筑的结构设计理念的基础上，通过结合工程实际，对此结构的设计要点、变形缝的处理和抗震设计进行了分析研究，可供参考。

关键词：多塔；复杂体型建筑；设计；变形缝

引言

随着当前经济的快速发展，高层建筑的数量在不断增加。在高层建筑施工中，建筑的结构设计对建筑质量有着重要的影响，尤其是高层多塔复杂体型建筑，由于受力具有一定的复杂性，因此需要对其结构进行科学合理地设计，这样才能保证建筑工程质量的同时有效地节省施工成本，从而保证整个高层建筑工程的结构安全。基于此，本文就对高层多塔复杂体型建筑的结构设计进行分析与研究，期望能为类似工程提供一定的参考作用。

1.高层多塔复杂体型建筑的结构设计理念

高层多塔复杂体型建筑的结构设计是非常复杂的，在设计的过程中要考虑到诸多的因素，因此，在设计之前应采取科学合理的设计理念[1]。当前概念设计是一种比较先进的设计，这是时代发展的特征，与传统的设计理念相比具有一定的科学性和准确性，概念设计并不需要利用准确的计算和参考相关建筑设计规范的目录，而是通过设计师积累的实践经验，根据建筑结构中存在的力学关系和结构特征，对高层建筑的结构设计进行整体地把握，在设计中需要对多个构件的结构功能进行深入地分析，这样才能有效地满足建筑结构的使用需求。在设计的过程中不仅要考虑到设计结构的稳定性和美观性，同时还需要考虑到经济性和技术性以及安全性，从而选择出最优的设计方案。另外，在高层建筑设计中也应用了竖向承重及抗侧力构件的概念设计。高层建筑结构包括承重墙体和梁柱以及框架等具有支撑作用的结构，其中墙体是竖向承重结构，同时也是侧力构件，在设计中需要满足平面分离和围扩的要求。框架是由梁柱连接后形成骨架，承受整个建筑的竖向荷载和水平荷载力，支撑结构主要承载的是水平荷载。高层建筑设计具有一定的复杂性，随着楼层高度的不断增加，建筑的水平位会不断地加大，因此，在设计的过程中为了防止水平位移过大应作出一定的限制，这样才能确保在居住舒适的情况下，保证整个建筑工程的安全稳定性。

2.工程概况

此工程为高层商住两用建筑，地址位于市中心，地下2层，地面1～3层为商场，4～18层为住宅楼，整个建筑是具有两个塔楼的多塔结构，具体地质条件根据资料显示，见表1。

表1各岩土特性表

3.结构设计

3．1结构选型

根据此工程首先要考虑到结构设计方案的选择，在实际选择中具体有两种方案[2]，第一种是对基础面以上的部位，利用防震缝将住宅楼和商场进行隔离，这样可以有效地将商场和居住两部分单体的受力进行明确，传力相对比较简单，同时在模型设计和内力以及位移上的分析也相对较容易控制。第二种是不利用抗震缝进行隔离，住宅部分自然地分成多塔结构，这种方案在选择时需要根据具体工程项目实际情况。通过对两种设计方案进行对比后，权衡利弊，最终决定选取第二种方案的结构设计。

3．2结构计算

结构计算的选择实施是非常重要的环节，结构计算主要指的是整体建模还是分塔建模;在选择时应对整个建筑工程的受力情况进行分析[3]，对于底盘较大的多层建筑，是属于大底盘上层突然收进的竖向不规则结构，一旦发生地震，底盘上的两个塔楼将会形成一定的振动干扰，并且两个塔楼之间还有一定的制约和关联作用。这种情况就会使扭转振动的作用力对整个高层建筑的内力产生较大的影响;在对塔楼的结构实施裙房分开计算时，可能会产生一定的误差，致使无法对塔楼之间的相互影响力进行准确地判断。如果只进行整体地计算，也无法准确把握相互影响力，但是无论使用哪种结构计算的方式，都需要使用合适的配筋来符合整体的设计模型，整个高层建筑的楼体设计则是以分体设计为主。多塔楼结构上各个塔楼的振动是独立的同时也具有一定的关联性，因此，为了保证塔楼之间抗震性能的均衡性，多塔楼结构的整体模型和分体模型都需要进行准确地计算。配筋在计算的过程中要考虑到整体的计算模型，楼体的规则性等信息需要根据分体计算模型，两种模型计算都非常重要。结构分析计算具体如下:根据我国对建筑工程抗震设计的分类标准的相关规定，此建筑工程抗震设计为丙类，建筑工程符合当地抗震设防的烈度要求。根据设计要求剪力墙结构高度大于60m时，框架按照三级，剪力墙均以抗震三级标准进行设计。根据整体计算可以看出，框架部分承受的抗震倾覆力矩占建筑结构总体地震倾覆力矩，通过计算表明此结构设计中剪力墙的数量满足设计要求。此建筑工程结构和底盘结构的各个边长之比x项是2．34%，y向是2．61%，均比底盘边长的20%要小。地下室中楼层侧向刚度为下上层的3．16倍，y项的2．81倍，两个数值都满足比相邻上部楼层结构大2倍的具体要求。由于多塔结构中各个塔楼之间具有一定的独立性，同时也具有很大的关联性，为了能够有效地保证在地震作用下能够受到均匀的力，因此，应取更多的震型参数来进行计算。

4.多塔复杂体型建筑结构设计中变形缝的处理

工程塔楼在建设的过程中由于自身高度的原因会在体型上有较大的差异;一些高层建筑塔楼之间还利用廊桥进行连接