多塔結構

多塔結構又稱大底盤多塔結構，顧名思義就是結構不是一個整體，存在獨立成棟的情況，但又因為共用一個大底盤裙樓而不能無視這種情況的存在，這樣就形成了多塔結構。不同於互不相干的兩棟或幾棟建築，它們之間在結構設計時是要考慮有相互干擾的問題的，比如多個塔樓共用一個裙樓時，裙樓在各塔樓水平力作用下是有相互影響的，因此在結構設計時應將其定義為多塔結構。

基本介紹

• 中文名：多塔結構
• 外文名：Multi-tower structure
• 領域：建築
• 相關：分縫結構
• 不足之處：邊梢效應
• 抗震能力：一般

定義

高規：未通過結構縫分開的裙樓上部具有兩個或兩個以上塔樓的結構。所以對於分縫的結構或共用一個地下室的結構都不是多塔結構。

設計要點

布置原則

（1）各塔樓的層數、平面和剛度宜接近；

（2）上部塔樓結構的綜合質心與底盤結構質心的距離不宜大於底盤相應邊長的20%。

抗震等級

高規3.9.6條及其條文說明：

與主樓連為整體的裙房的抗震等級，除應按裙房本身確定外，相關範圍不應低於主樓的抗震等級。比如主樓是剪力牆結構，裙房是框架，查裙房的抗震等級按框架，查裙房的相關範圍的抗震等級按框剪查取且不低於主樓的抗震等級。如果主樓是框支剪力牆，裙房是框架，查裙房按框架，查裙房相關範圍按框剪，因為裙房壞掉了整個結構不至於壞掉了，而且裙房部分的框架柱並不轉換。

此外，主樓結構在裙房頂板上、下各一層應適當加強抗震構造措施。裙房與主樓分離時，應按裙房本身確定抗震等級。

塔樓中與裙房相連的外圍柱、剪力牆，從固定端至裙房屋面上一層的高度範圍內，柱縱向鋼筋的最小配筋率宜適當提高，剪力牆宜設定約束邊緣構件，柱箍筋宜在裙樓屋面上、下層的範圍內全高加密；當塔樓結構相對於底盤結構偏心收進時，應加強底盤周邊豎向構件的配筋構造措施。多塔樓結構的裙房頂層樓蓋起著協同各塔樓共同工作的作用。由於塔樓與塔樓之間的相互作用，將在裙房屋面層樓板中產生較大的水平拉壓力和彎矩，因此應加強裙房屋面層梁板的剛度和承載力，並加強其與各塔樓之間的連線構造，裙房頂層樓蓋上下各層樓板也應加強構造措施。

不足之處

多塔結構雖然繼承了一般高層建築的特點，同時也解決了一般高層建築的不足，為人們的日常生活提供了便利。但是大底盤多塔樓結構和一般高層建築結構相比，其自身的結構形式變化繁多：大跨度、大開洞、躍層、錯層甚至高位轉換、質量偏心等都可能出現。其受力性能、傳力、導荷方式、變形性能和抗震性能都與一般的高層建築結構有著本質的不同。與此同時，因其用途使得容納的人數往往較多，因而結構的安全與否又是重中之重，所以有必要對大底盤多塔樓結構的抗震性能開展研究。對大底盤多塔樓結構而言，底盤是整個結構最核心的部分。而從底盤來看，頂板部分是底盤的關鍵部位。因為上部眾多的塔樓都是通過底盤頂板與下部相連的，同時整個結構往往在此處實現小開間到大開間的轉換：很多結構在此處設定轉換梁或者厚板來將上部的剪力牆等抗側力豎向構件的荷載通過轉換傳遞到下部的轉換柱中，最後再傳遞至基礎。同時底盤又對上部塔樓起嵌固作用。因為塔樓往往高度很高，長細比很大，往往會出現嚴重的邊梢效應，所以底盤的任一微小形變和位移都將通過塔樓而進行放大。

與此同時，建築師為了追求造型的新穎和建築的美感，往往將塔樓設計的錯落有致，高矮相間，而且塔樓往往分散在底盤各處。這種設計理念在美學上值得欣賞，但是卻是結構設計的大忌。往往因為結構的高矮不同，或者分布不均將導致結構剛度中心和質量中心出現嚴重偏差。因而在地震中，塔樓和底盤將出現嚴重的平扭耦聯作用，出現很大的扭轉變形，而因為塔樓數目的增加，數個塔樓的扭矩和剪力都在底盤部分進行疊加，這就對底盤的承載力和安全性提出了很高的要求。

結構設計

傳統的結構設計方法多以建築結構成品為模型，並將荷載一次性地載入在成品模型結構上，鮮有考慮建築結構的建造過程，尤其對於大底盤多塔高層建築來說，結構的高度高，底部空間大，構件數量多，不僅結構成品的安全要求高，而且在建設過程中的安全要求應更高，故高層建築結構設計不能簡單的對建築結構的成品模型進行研究，應該考慮結構在建造的過程中產生的內力和變形的累積，施工層以下結構的內力重分布等，以避免由於一次性載入荷載對豎向構件產生彈性不一樣的彈性變形，進而造成柱軸力分配不精確，頂層梁的計算彎矩偏大等不良後果。所以，考慮施工階段的分析，來更安全的設計高層建築結構，並在設計時對以後施工過程建築結構的安全與質量提前做好最佳化設計。

塔樓的平面布置相對於底盤應對稱布置，各塔樓層數宜接近，減小塔樓質心與底盤質心的偏心距。《高層建築混凝土結構技術規程》10.6.3條中規定，"抗震設計時，各塔樓的層數、平面和剛度宜接近；塔樓對底盤宜對稱布置；上部塔樓結構的綜合質心與底盤結構質心的距離不宜大於底盤相應邊長的 20%"。在地震作用下，偏置塔樓會對整體結構產生扭轉作用，並對基礎產生偏心壓力，使整體結構受力複雜，增加整個建築物的建造成本，根據《超限高層建築工程抗震設防專項審查技術要點》，結合地方規定，內蒙地區超限工程審查要點中規定，底盤上部單塔結構的質心或多塔結構的綜合質心相對於底盤質心的偏心率大於 20%時屬於超限工程，需進行超限專項審查。

多塔結構在結構分析計算之前必須首先確定結構嵌固端所在位置。多塔結構的嵌固端可選擇在地下室頂板或大底盤頂板，到底選擇地下室頂板作為結構嵌固端還是大底盤頂板作為嵌固端，主要從以下幾個方面判斷：

（1）嵌固端上下層的剛度比，嵌固端上下層剛度比應滿足以下要求：嵌固端下一層側向剛度與嵌固端上一層側向剛度的比值不宜小於2，也就是作為結構嵌固端，嵌固端下一層的側向剛度要大於嵌固端上一層側向剛度的 2倍是比較合理的。

（2） 嵌固端的抗側移能力，當地下室頂板作為嵌固端時，地下室頂板周圍回填土對地下室有很好的側限，當大底盤頂板作為嵌固端時，應考慮底盤比塔樓各邊外擴 2~3 跨來滿足外擴部分樓板對塔樓投影範圍內樓板的側向約束是合理的。

（3）必要的構造要求，作為嵌固端，樓板應避免開大洞，並應採用現澆梁板結構，不宜採用無樑樓蓋，其樓板厚度不宜小於 180mm，混凝土強度等級不宜小於 C30，應採用雙層雙向配筋；且每層每個方向的配筋率不宜小於 0.25%。當嵌固端不能滿足嵌固部位的樓層側向剛度比規定時，可通過增大豎向構件的截面和增加構件的數量來加嵌固層的側向剛度。