[科普中国]-多塔结构

定义

高规：未通过结构缝分开的裙楼上部具有两个或两个以上塔楼的结构。所以对于分缝的结构或共用一个地下室的结构都不是多塔结构。

设计要点布置原则（1）各塔楼的层数、平面和刚度宜接近；

（2）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%。1

抗震等级高规3.9.6条及其条文说明：

与主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。比如主楼是剪力墙结构，裙房是框架，查裙房的抗震等级按框架，查裙房的相关范围的抗震等级按框剪查取且不低于主楼的抗震等级。如果主楼是框支剪力墙，裙房是框架，查裙房按框架，查裙房相关范围按框剪，因为裙房坏掉了整个结构不至于坏掉了，而且裙房部分的框架柱并不转换。

此外，主楼结构在裙房顶板上、下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。

塔楼中与裙房相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，剪力墙宜设置约束边缘构件，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密；当塔楼结构相对于底盘结构偏心收进时，应加强底盘周边竖向构件的配筋构造措施。多塔楼结构的裙房顶层楼盖起着协同各塔楼共同工作的作用。由于塔楼与塔楼之间的相互作用，将在裙房屋面层楼板中产生较大的水平拉压力和弯矩，因此应加强裙房屋面层梁板的刚度和承载力，并加强其与各塔楼之间的连接构造，裙房顶层楼盖上下各层楼板也应加强构造措施。

不足之处多塔结构虽然继承了一般高层建筑的特点，同时也解决了一般高层建筑的不足，为人们的日常生活提供了便利。但是大底盘多塔楼结构和一般高层建筑结构相比，其自身的结构形式变化繁多：大跨度、大开洞、跃层、错层甚至高位转换、质量偏心等都可能出现。其受力性能、传力、导荷方式、变形性能和抗震性能都与一般的高层建筑结构有着本质的不同。与此同时，因其用途使得容纳的人数往往较多，因而结构的安全与否又是重中之重，所以有必要对大底盘多塔楼结构的抗震性能开展研究。对大底盘多塔楼结构而言，底盘是整个结构最核心的部分。而从底盘来看，顶板部分是底盘的关键部位。因为上部众多的塔楼都是通过底盘顶板与下部相连的，同时整个结构往往在此处实现小开间到大开间的转换：很多结构在此处设置转换梁或者厚板来将上部的剪力墙等抗侧力竖向构件的荷载通过转换传递到下部的转换柱中，最后再传递至基础。同时底盘又对上部塔楼起嵌固作用。因为塔楼往往高度很高，长细比很大，往往会出现严重的边梢效应，所以底盘的任一微小形变和位移都将通过塔楼而进行放大。

与此同时，建筑师为了追求造型的新颖和建筑的美感，往往将塔楼设计的错落有致，高矮相间，而且塔楼往往分散在底盘各处。这种设计理念在美学上值得欣赏，但是却是结构设计的大忌。往往因为结构的高矮不同，或者分布不均将导致结构刚度中心和质量中心出现严重偏差。因而在地震中，塔楼和底盘将出现严重的平扭耦联作用，出现很大的扭转变形，而因为塔楼数目的增加，数个塔楼的扭矩和剪力都在底盘部分进行叠加，这就对底盘的承载力和安全性提出了很高的要求。2

结构设计传统的结构设计方法多以建筑结构成品为模型，并将荷载一次性地加载在成品模型结构上，鲜有考虑建筑结构的建造过程，尤其对于大底盘多塔高层建筑来说，结构的高度高，底部空间大，构件数量多，不仅结构成品的安全要求高，而且在建设过程中的安全要求应更高，故高层建筑结构设计不能简单的对建筑结构的成品模型进行研究，应该考虑结构在建造的过程中产生的内力和变形的累积，施工层以下结构的内力重分布等，以避免由于一次性加载荷载对竖向构件产生弹性不一样的弹性变形，进而造成柱轴力分配不精确，顶层梁的计算弯矩偏大等不良后果。所以，考虑施工阶段的分析，来更安全的设计高层建筑结构，并在设计时对以后施工过程建筑结构的安全与质量提前做好优化设计。

塔楼的平面布置相对于底盘应对称布置，各塔楼层数宜接近，减小塔楼质心与底盘质心的偏心距。《高层建筑混凝土结构技术规程》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》，结合地方规定，内蒙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。

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：

（1）嵌固端上下层的刚度比，嵌固端上下层刚度比应满足以下要求：嵌固端下一层侧向刚度与嵌固端上一层侧向刚度的比值不宜小于2，也就是作为结构嵌固端，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倍是比较合理的。

（2） 嵌固端的抗侧移能力，当地下室顶板作为嵌固端时，地下室顶板周围回填土对地下室有很好的侧限，当大底盘顶板作为嵌固端时，应考虑底盘比塔楼各边外扩 2~3 跨来满足外扩部分楼板对塔楼投影范围内楼板的侧向约束是合理的。

（3）必要的构造要求，作为嵌固端，楼板应避免开大洞，并应采用现浇梁板结构，不宜采用无梁楼盖，其楼板厚度不宜小于 180mm，混凝土强度等级不宜小于 C30，应采用双层双向配筋；且每层每个方向的配筋率不宜小于 0.25%。当嵌固端不能满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，可通过增大竖向构件的截面和增加构件的数量来加嵌固层的侧向刚度。3