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来源：职称驿站所属分类：工业设计论文 发布时间：2013-01-07浏览：142次
摘 要： 本文结合结构设计实践经验，深入分析了多塔结构在软件中的实现以及相关技术问题的考虑，提出多塔结构设计中应当加强的部分，同时分析了多塔结构可采用的计算模型，总结了一些有价值的设计方法，为同类工程设计提供有效的依据。
关 键 词： 建筑结构,多塔结构,计算模型,设计方法
1引言
塔作为建筑结构设计重要部分，其常见于大底盘结构中。其与刚性楼板的区别在于，对于多塔结构来说，每个塔都有独立的迎风面和独立的变形;而每块“刚性楼板”虽然有独立的变形，但不一定有独立的迎风面。“塔”和“刚性板”之间不存在一一对应关系，一个塔中可以有多块刚性板，也可以没有刚性板，同样也可以没有楼板或定义成弹性楼板。
2多塔结构设计
2.1多塔结构的结构布置
对于多塔楼结构设计时，各个塔的平立面布置层数、平面、刚度宜接近;而且塔楼不住对底盘宜对称，质心距控制在<20%L，以有效地控制扭转效应。
2.2多塔结构定义
在采用软件进行多塔结构计算分析时，需用户以围区方式定义;对于刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户交互操作;通过工程实践，笔者建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高度排列;在软件使用中，程序会自动判断多塔定义的合理性。
进行多塔定义时为了有效地确保定义的合理性，值得注意的是保证多塔定义的完整性、无矛盾性以及非空性。完整性即结构的每一部分都有定义，不能遗漏;无矛盾为同一构件不能既属于A塔又属于B塔;非空性为定义的塔范围的多边形内至少应包含一个构件，不能为空。
2.3多塔结构的加强措施
对于多塔大底盘设计中，其底盘屋面楼板板厚不低于150mm，同时对于相邻上下层楼板应当采取构造加强。如果存在转换层，其设计不宜做在底盘屋面上一层塔楼内。多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与裙房连接体相连的外围柱和剪力墙均应当采取加强措施，可采取的措施主要是提高构造配筋或者做约束边缘构件。
各塔独立计算风荷载，计算一个塔的风荷载时，就好像其余塔不存在;对于塔之间遮挡的考虑可以通过交互定义实现，位移、位移比采取分塔统计，剪重比分塔统计以及偶然偏心地震的偏心距分塔考虑。
3多塔结构计算模型分析
3.1构件内力计算模型选取
根据《抗震规范》第3.4.3条第1款的第2项规定，对于凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时，尚应计及扭转影响。《高规》第4.3.6条规定，当楼板平面比较长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。
3.2周期比控制的计算模型
为了验算多塔结构周期比，应当建立多个单塔模型，分塔验算、控制。上部有强连接的多塔，尚应补充验算整体周期比，可以采用强制刚性楼板假定。
3.3位移比控制的计算模型
同样为了验算多塔结构的位移比，实践表明应当对大底盘结构采取按整体模型建模计算并验算，可以采用强制刚性楼板假定。
针对不同的计算模型，结合实践经验，笔者对此分析究竟多塔结构应当采取何种模型才能更好地模拟结构实际情况。对于多塔结构配筋设计的计算模型1，可有效地适用于所有多塔类型。对多塔结构采取整体建模分析与设计，对多塔结构的楼板按照真实情况计算，不做强制刚性楼板假定;同时计算分析时选取足够多的振型，使得有效质量系数超过90%。通过工程实例分析，也表明该模型理论上正确，设计基础方便。
而对于多塔结构配筋设计的计算模型2，该模型仅仅针对地下室相连，地上完全分开的多塔结构，对于各塔地上部分单独建模，采取单独设计，嵌固点取在正负零位置(2.0总是满足);然后再对多塔结构大底盘采取整体建模，设计地下室，传基础力。这种模型对于各塔底层(地上一层)的设计结果，两种模型取保守;该模型易于把握，设计上也是可行的。
而结构配筋设计的计算模型3，该模型针对地上有裙楼、裙楼以上完全分开的多塔结构。每塔建立一个计算模型，该计算模型包括塔本身、完整的裙楼以及完整的地下室，嵌固点取在基础顶面，该塔裙楼以上部分及位于裙楼中的塔范围以内的部分可以采用该分离模型设计。然后再对多塔采取整体建模分析，设计裙楼、地下室，传基础力。对于差异较大的部分的设计结果，两种模型取保守。实践表明，该模型易于把握，设计上可行，但部分区域的设计结果要比较取保守，而且整个设计流程较为繁琐。
4多塔结构计算
(1)对于带变形缝结构的计算，因为带变形缝结构其具有以下显著的特征：通过变形缝将结构分成几块独立的结构;若忽略基础变形的影响，各单元之间完全独立;缝隙面不是迎风面。对于这种类型的多塔结构计算方法有整体计算以及分开计算两种计算方法。结合实践，对于多塔结构整体计算的注意事项：要在SATWE软件中将结构定义为多塔结构;所给振型数要足够多，以有效地保证有效质量系数>90%;定义为多塔后，对于老版本软件，程序将对每一个缝隙面都计算迎风面，因此风荷载计算偏大;新版本软件增加了一项新的功能.即可以人为定义遮挡面，从而有效地解决了这一问题了;但对于这种计算方法所得出的多塔结构周期比计算有待商讨。而对于采取分开计算时，应注意以下几点：对于旧版软件除风荷载计算有些偏大外，其余结果都没问题，新版软件定义遮挡面后，风荷载计算也没有问题了。一般而言，对于基础连在一起的带变形缝结构，由于基础对上部结构整体的协调能力有限，所以建议采用分开计算。
(2)大底盘多塔结构的计算。对于大底盘多塔结构其显著的特点是，各塔楼拥有独立的迎风面;各塔楼之间的变形不存在着直接影响，但都通过大底盘而间接影响着其他塔楼。塔楼与刚性板之间没有—一对应关系，一个塔楼可能只有一块刚性板，也可能有几块刚性板。关键是对于大底盘顶板应当具有足够的刚度以有效地协调各塔楼之间的内力、变形和位移。对于大底盘多塔结构的计算方法：应当首先在SATWE软件中将结构定义为多塔结构;对于这种计算方法下结构的位移比、大底盘以上的各塔楼的刚度比均正确;但结构周期比、转换部位的刚度比计算有待商讨。
(3)大底盘多塔结构刚度比的计算方法：大底盘多塔结构在大底盘与各主体之间的刚度比如何计算，规范并没有对此进行过多说明，但也没有说不要求。SATWE软件仅仅输出1号塔的主体与大底盘相比较的结果，其它塔与大底盘相比的结果则用“*”号表示。笔者对采取整体计算以及分开计算进行比较分析。大底盘多塔结构刚度比的整体计算：根据龚思礼先生主编的《建筑抗震设计手册》提供的方法，要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层剪切刚度比时，大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比不应小于2，每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不宜小于1.5。而对大底盘多塔结构刚度比采取分开计算，根据《上海规程》第6.1.19条中条文说明中建议的方法：如遇到较大面积地下室而上部塔楼面积较小的情况，在计算地下室相对刚度时，只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献，塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。在各塔楼周边引45度线，45度线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作用的构件。
5结语
文章结合笔者从事结构设计实践经验，对多塔结构进行深入探讨分析，就多塔结构的设计方法进行了总结，提出多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与裙房 连接体相连的外围柱和剪力墙均应当采取加强措施，可采取的措施主要是提高构造配筋或者做约束边缘构件。同时就多塔结构计算模型方案进行了对比分析，得出了一些有价值的结果，可为同类工程提供参考。
参考文献：
[1] 黄咏政，周旭，尹华钢，等.北京新保利大厦多塔连体结构设计方法研究[J].建筑结构，2007，28(04)：118~119.
[2] 张全林，杨成臣.高位大底盘的多塔楼结构设计[J].广东土木与建筑，2009，27(03)：31~33.
[3] 席媛媛.大底盘多塔结构工程设计例析[J].工业建筑，2011，31(07)：57~58.
《多塔结构设计模型与计算分析探讨》
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文章名称： 多塔结构设计模型与计算分析探讨
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