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摘要：本文结合工程实例，对大底盘双塔楼建筑结构体系进行了初步的分析，并通过该工程实践证明，该工程的结构施工达到了较好的效果。
关键词：大底盘双塔楼；结构设计；工程实例
Abstract: Combining with the project examples, big double tower building structure system chassis of the preliminary analysis of the engineering practice and through proof, the structure of the project construction has achieved the good effect.
Key Words: big chassis double tower; structure design; engineering example
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A文章编号：
1工程概况
某工程总建筑面积约为58269．63m2。由1＃～7＃产业楼、8＃办公楼、9＃综合楼和10＃地下车库组成。其中，9＃综合楼面积最大，为29109．63m2，现以该楼为例作详细介绍。该单体为双塔高层建筑，地上12层，有2层裙房，主楼及裙房下设满堂人防地下室，建筑平面尺寸为80．3mx70．6m，高度为38．8m。由于建筑1层底部为酒店大堂，故主楼与裙房之间未设沉降缝，2层楼面中厅处开有17．2mx35m的大洞，其平面结构见图1。
2工程地质条件
本工程按照2002版国家规范、规程设计，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0．10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0．35S，基本风压0．55kN∕m2。根据该场地的岩土工程地质勘察报告，本工程场地属正常地层分布区，地层分布较稳定。
拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其实测静止水位埋深在1．20m～1．34m之间，设计采用地下水位年平均高水位埋深0．50m，低水位埋深为1．5m。地下水和地基土对混凝土无腐蚀性。该场地在20．0m以浅范围内存在可液化的③－2层饱和砂质粉土层，进行液化判别后，拟建场地在地震设防烈度为7度时不会发生地基液化。
3基础设计
由于本工程主楼与裙房相差10层，荷载差异很大，因此，设计采用不同桩径和桩长的方案：主楼采用450mm×450mm预制方桩，桩长40m，桩基持力层为⑦层粉砂；裙房采用350mm×350mm预制方桩，桩长26m，桩基持力层为⑤－3－1层粉质黏土夹粉性土。我们通过调整桩基形心，使基础沉降量和沉降差控制在允许范围内。此外，在基础设计上，我们还采取以下措施以减小主楼与裙房之间不均匀沉降：
(1)设计拟通过控制主楼的绝对沉降量来控制差异沉降，以满足规范要求；
(2)采用厚底板、高基础梁，并提高地下室的整体刚度，以抵抗不均匀沉降产生的次应力；
(3)主楼与裙房间设置沉降后浇带，待主楼沉降趋于基本稳定后，再进行封闭。
4上部结构设计
该工程的上部结构采用框架剪力墙结构，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。所采用的构件具体情况见表1。结构超限情况有以下几点：
(1)塔楼长L=69．9m，宽 =10．3m，长宽比L∕ =6．78，超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》中A级高度高层建筑最大长宽比为6的限值。
表l构件选型
(2) 在Y向地震力作用下，个别楼层最大位移与平均位移的比值大于1．2，属《建筑抗震设计规范》规定的“扭转不规则”平面。
(3)本工程上部为双塔高层建筑，属《超限高层建筑抗震设防管理实施细则》第三款第九条所界定的错层结构、连体结构、多塔楼高层建筑。可见，本工程为平面不规则的建筑结构，所以我们采用中国建筑研究院编制的SATWE和PMSAP软件进行了整体计算，在分别考虑了偶然偏心和双向地震作用两种工况(不同时考虑)后，其周期、位移、剪重比、最大位移与平均位移之比以及振型参与质量与总质量之比均满足规范要求。
5加强措施
由于大底盘双塔结构底部裙房刚度与上部塔楼层刚度悬殊较大，所以造成了整体结构竖向刚度变化较大。为了减小结构的扭转效应，我们在结构概念设计时，考虑了大底盘上部各塔楼的层数、层高、平面布置，尽可能使其相同或接近，且双塔楼宜在大底盘上对称布置，以避免过大的偏心。我们对大底盘双塔楼进行结构分析时，裙房屋面板按弹性楼板考虑，每个塔楼的楼层考虑为一个刚性楼板。计算时，结构的振型数取36个，以保证振型参与有效质量系数不小于95％。
为了保证底部裙房房屋顶层能传递塔楼的水平地震力，加大裙房屋顶层的刚度，我们将大底盘屋面板的厚度取值150mm，板上下采用双层双向通长配筋，同时对大底盘屋面板上下层的楼板也进行了加厚。除此之外，我们还将塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙自承台顶至裙房上一层的高度范围内的纵筋提高了15％，且柱箍筋全长加密。
6超长结构的处理
本工程地上部分全长80．3m，超过了混凝土规范规定的伸缩缝的最大间距应为55m的要求。考虑到混凝土的收缩和温度应力是导致混凝土开裂的直接原因(温度应力主要因温差的影响发生在结构的顶部和外露部分)，而本工程外墙采用保温板，屋面板上平均有厚为200mm的保温层和焦渣找坡层，由于保温层的作用，屋面结构内外表面的实际温差不会很大。经多方面比较，我们决定不设伸缩缝，并在构造和施工方面采取以下措施，以减小混凝土收缩和温度应力的影响：
(1)自首层至以上各层，在纵横方向上各设置一道后浇带，将后浇带之间的距离控制在50m左右，并要求待全部结构封顶2月后，再用标号高一级的微膨胀混凝土封闭(地下室部分未设置，主要是考虑到地下部分受温度影响很小，温度区段可以相应延长，而且基础混凝土内有掺加混凝土微膨胀剂，它可以补偿由于混凝土收缩引起的应力)。对于地上部分，由于混凝土的收缩量早期较大、后期逐渐减小，因此由于后浇带的作用，待结构全部连成整体时，可以认为混凝土的收缩已基本趋于稳定。
(2)屋面板混凝土内掺加微膨胀剂。因屋面板受温度的影响最大，在屋面板内采用掺加微膨胀剂的补偿混凝土(比例为14％)来替代水泥用量，能在结构中产生预压应力，达到控制裂缝的目的。
(3)调整屋面板的配筋，尤其是分布筋，应将板内分布的钢筋加大到 8mm@200mm，配筋率为0．25％，并延长向拉通。因为分布钢筋有减小混凝土收缩、分散裂缝、控制裂缝宽度的作用，对于框架梁的施工，则要将支座负钢筋在全梁长度范围内拉通，并将梁内钢筋用量适当增大15％，以抵抗屋面板的温度、收缩应力。
(4)要求施工单位采取以下措施保证施工质量，以减小混凝土的收缩应力：
①控制好混凝土的水灰比。水灰比大则收缩量大，骨料含量多则收缩量小。
②注意加强养护。风吹日晒会加快混凝土的收缩速度。
(5)應做好屋面及地下室顶板外露部分的保温措施。
7结语
综上所述，大底盘多塔结构因受力机理比较复杂，应引起设计师的高度重视，所以我们采用了多种程序进行计算分析、比较，并在竖向刚度突变处采取措施进行加强。超长混凝土结构不设缝施工，只要措施得当，实践方法是可行的。本工程于2007年8月开工，2009年6月结构封顶，在进行建筑装修之前，经仔细检查，至今未发现主、次梁开裂及屋面外墙面裂缝等现象。
参考文献
[1]赵西安．钢筋混凝土高层建筑结构分析[M]．中国建筑工业出版社2008，3．
[2]娄宇，王红庆．大底盘双塔连体高层建筑的振动分析和抗震设计[J]．建筑结构，2006，4．
[3]JGJ3-2002高层建筑混凝土建筑技术规程[S]．中国建筑工业出版社，2002，9．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：大底盘双塔楼；结构设计；工程实例
Abstract: Combining with the project examples, big double tower building structure system chassis of the preliminary analysis of the engineering practice and through proof, the structure of the project construction has achieved the good effect.
Key Words: big chassis double tower; structure design; engineering example
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A文章编号：
1工程概况
某工程总建筑面积约为58269．63m2。由1＃～7＃产业楼、8＃办公楼、9＃综合楼和10＃地下车库组成。其中，9＃综合楼面积最大，为29109．63m2，现以该楼为例作详细介绍。该单体为双塔高层建筑，地上12层，有2层裙房，主楼及裙房下设满堂人防地下室，建筑平面尺寸为80．3mx70．6m，高度为38．8m。由于建筑1层底部为酒店大堂，故主楼与裙房之间未设沉降缝，2层楼面中厅处开有17．2mx35m的大洞，其平面结构见图1。
2工程地质条件
本工程按照2002版国家规范、规程设计，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0．10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0．35S，基本风压0．55kN∕m2。根据该场地的岩土工程地质勘察报告，本工程场地属正常地层分布区，地层分布较稳定。
拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其实测静止水位埋深在1．20m～1．34m之间，设计采用地下水位年平均高水位埋深0．50m，低水位埋深为1．5m。地下水和地基土对混凝土无腐蚀性。该场地在20．0m以浅范围内存在可液化的③－2层饱和砂质粉土层，进行液化判别后，拟建场地在地震设防烈度为7度时不会发生地基液化。
3基础设计
由于本工程主楼与裙房相差10层，荷载差异很大，因此，设计采用不同桩径和桩长的方案：主楼采用450mm×450mm预制方桩，桩长40m，桩基持力层为⑦层粉砂；裙房采用350mm×350mm预制方桩，桩长26m，桩基持力层为⑤－3－1层粉质黏土夹粉性土。我们通过调整桩基形心，使基础沉降量和沉降差控制在允许范围内。此外，在基础设计上，我们还采取以下措施以减小主楼与裙房之间不均匀沉降：
(1)设计拟通过控制主楼的绝对沉降量来控制差异沉降，以满足规范要求；
(2)采用厚底板、高基础梁，并提高地下室的整体刚度，以抵抗不均匀沉降产生的次应力；
(3)主楼与裙房间设置沉降后浇带，待主楼沉降趋于基本稳定后，再进行封闭。
4上部结构设计
该工程的上部结构采用框架剪力墙结构，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。所采用的构件具体情况见表1。结构超限情况有以下几点：
(1)塔楼长L=69．9m，宽 =10．3m，长宽比L∕ =6．78，超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》中A级高度高层建筑最大长宽比为6的限值。
表l构件选型
(2) 在Y向地震力作用下，个别楼层最大位移与平均位移的比值大于1．2，属《建筑抗震设计规范》规定的“扭转不规则”平面。
(3)本工程上部为双塔高层建筑，属《超限高层建筑抗震设防管理实施细则》第三款第九条所界定的错层结构、连体结构、多塔楼高层建筑。可见，本工程为平面不规则的建筑结构，所以我们采用中国建筑研究院编制的SATWE和PMSAP软件进行了整体计算，在分别考虑了偶然偏心和双向地震作用两种工况(不同时考虑)后，其周期、位移、剪重比、最大位移与平均位移之比以及振型参与质量与总质量之比均满足规范要求。
5加强措施
由于大底盘双塔结构底部裙房刚度与上部塔楼层刚度悬殊较大，所以造成了整体结构竖向刚度变化较大。为了减小结构的扭转效应，我们在结构概念设计时，考虑了大底盘上部各塔楼的层数、层高、平面布置，尽可能使其相同或接近，且双塔楼宜在大底盘上对称布置，以避免过大的偏心。我们对大底盘双塔楼进行结构分析时，裙房屋面板按弹性楼板考虑，每个塔楼的楼层考虑为一个刚性楼板。计算时，结构的振型数取36个，以保证振型参与有效质量系数不小于95％。
为了保证底部裙房房屋顶层能传递塔楼的水平地震力，加大裙房屋顶层的刚度，我们将大底盘屋面板的厚度取值150mm，板上下采用双层双向通长配筋，同时对大底盘屋面板上下层的楼板也进行了加厚。除此之外，我们还将塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙自承台顶至裙房上一层的高度范围内的纵筋提高了15％，且柱箍筋全长加密。
6超长结构的处理
本工程地上部分全长80．3m，超过了混凝土规范规定的伸缩缝的最大间距应为55m的要求。考虑到混凝土的收缩和温度应力是导致混凝土开裂的直接原因(温度应力主要因温差的影响发生在结构的顶部和外露部分)，而本工程外墙采用保温板，屋面板上平均有厚为200mm的保温层和焦渣找坡层，由于保温层的作用，屋面结构内外表面的实际温差不会很大。经多方面比较，我们决定不设伸缩缝，并在构造和施工方面采取以下措施，以减小混凝土收缩和温度应力的影响：
(1)自首层至以上各层，在纵横方向上各设置一道后浇带，将后浇带之间的距离控制在50m左右，并要求待全部结构封顶2月后，再用标号高一级的微膨胀混凝土封闭(地下室部分未设置，主要是考虑到地下部分受温度影响很小，温度区段可以相应延长，而且基础混凝土内有掺加混凝土微膨胀剂，它可以补偿由于混凝土收缩引起的应力)。对于地上部分，由于混凝土的收缩量早期较大、后期逐渐减小，因此由于后浇带的作用，待结构全部连成整体时，可以认为混凝土的收缩已基本趋于稳定。
(2)屋面板混凝土内掺加微膨胀剂。因屋面板受温度的影响最大，在屋面板内采用掺加微膨胀剂的补偿混凝土(比例为14％)来替代水泥用量，能在结构中产生预压应力，达到控制裂缝的目的。
(3)调整屋面板的配筋，尤其是分布筋，应将板内分布的钢筋加大到 8mm@200mm，配筋率为0．25％，并延长向拉通。因为分布钢筋有减小混凝土收缩、分散裂缝、控制裂缝宽度的作用，对于框架梁的施工，则要将支座负钢筋在全梁长度范围内拉通，并将梁内钢筋用量适当增大15％，以抵抗屋面板的温度、收缩应力。
(4)要求施工单位采取以下措施保证施工质量，以减小混凝土的收缩应力：
①控制好混凝土的水灰比。水灰比大则收缩量大，骨料含量多则收缩量小。
②注意加强养护。风吹日晒会加快混凝土的收缩速度。
(5)應做好屋面及地下室顶板外露部分的保温措施。
7结语
综上所述，大底盘多塔结构因受力机理比较复杂，应引起设计师的高度重视，所以我们采用了多种程序进行计算分析、比较，并在竖向刚度突变处采取措施进行加强。超长混凝土结构不设缝施工，只要措施得当，实践方法是可行的。本工程于2007年8月开工，2009年6月结构封顶，在进行建筑装修之前，经仔细检查，至今未发现主、次梁开裂及屋面外墙面裂缝等现象。
参考文献
[1]赵西安．钢筋混凝土高层建筑结构分析[M]．中国建筑工业出版社2008，3．
[2]娄宇，王红庆．大底盘双塔连体高层建筑的振动分析和抗震设计[J]．建筑结构，2006，4．
[3]JGJ3-2002高层建筑混凝土建筑技术规程[S]．中国建筑工业出版社，2002，9．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。