大底盘多塔结构抗震动力和工程设计研究

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1、大底盘多塔结构抗震动力和工程设计研究　　摘要：大底盘多塔结构形式具有多样化，与其它结构不同的是该结构的抗震性能要求较高，其合理性与经济性多以结构抗震反应的准确分析为首要前提。现阶段的大底盘多塔结构的抗震设计常不考虑扭转效应，只采用简化模型进行计算，该种简化处理方式在对称的双塔结构中应用广泛，但是并不具有普适性。对此工程学术界着重关注多塔结构设计及其抗震动力。本文针对大底盘多塔结构的安全性，对大底盘多塔结构的抗震动力与结构设计进行了分析。关键词：大底盘多塔结构；抗震反应；结构设计中图分类号：TU3文

2、献标识码：A文章编号：现阶段，国内的高层建筑行业发展迅速，人们对于建筑的性能具有了多重要求，因此出现了一些结构分层的建筑，比如底部为商业门头而上部又作为办公区或住宅，这种需求下，建筑的上下部分的结构需要具有很大调整，而且底盘上部的塔楼之间需要空间对立，形成大底盘多塔结构建筑。大底盘多塔结构设计经济而且实用，但是抗震反应要求较高。笔者在文中对其抗震动力设计方法与结构设计相关问题进行了分析。一、大底盘多塔结构概述及其动力分析7大底盘多塔结构包括底盘与塔楼上下两部分，根据底盘设计与塔楼的平面结构及其刚度

3、等可以将大底盘多塔结构分为对称多塔结构与非对称多塔结构，其中对称多塔结构又包括单轴对称多塔结构与双轴对称多塔结构。单轴对称多塔结构是指结构的底盘与塔楼平面等以X轴或Y轴为对称轴，属于单轴对称型；双轴对称多塔结构是指结构底盘及上部的塔楼关于X、Y双轴对称，是双轴对称类型。非对称多塔结构则是指多塔建筑既不关于X轴对称又不关于Y轴对称的结构类型。非对称多塔结构类型又分为底盘对称而塔楼不对称类型、塔楼对称而底盘不对称类型及底盘与塔楼均不对称三种类型。7现阶段，关于多塔楼的结构动力分析研究工作多是利用模型进

4、行动力分析，主要包括串并联刚片系层的若干种模型分析、串并联刚片质点系层模型分析、分段连续化串联模型分析及三维空间动力模型分析四种。所谓的建筑结构动力模型分析实际便是指对模型施加模拟动力进而进行相关数据的分析，对于大底盘多塔结构的动力分析主要应用于抗震设计。关于串并联刚片系层模型分析，多塔结构中常在塔楼模型部分借助分块无限刚假设组成串并联刚片系，并且与底盘之间有主从节点相连接，进而形成的串并联刚片系层模型,其中刚片质心关系到结构的稳固性。此外串并联刚片系层模型还会考虑到结构的楼板变形情况。当结构的塔

5、楼间距及内部刚度变化时底盘会产生相应的变形，相应的分析模型便是考虑楼板变形的串并联刚片系层模型。串并联质点系层模型在双塔结构设计中应用广泛，它忽略扭转自由度而仅参照塔楼各层正交水平自由度进行动力分析，一般模型设计底盘的刚度较大。分段连续化串联模型主要是将底盘与塔楼视为一些连续化的结构部件，而且对部件结构中的几何参数进行恒假定，塔楼与塔楼之间以及塔楼与底盘之间串并联形成模型。而三维空间动力分析模型中应用较为广泛的是协同三维模型，该模型中先将塔楼进行模型分块，分出的块结构之间用弹性单元相连从而形成模型

6、，该模型中涉及到刚性平面块假设，极大程度上降低建筑的结构自由度，模型十分精细。一般不同的建筑结构具有不同的动力特性，结构的动力分析过程中，大底盘多塔结构会受到结构内部的自由振动影响，此外结构内还具有剧烈的平扭耦联振型，在大底盘多塔结构设计中要预先进行结构的动力分析，并借用模型计算进行结构调整。多塔结构抗震性能要求较高，而且众多的模型试验数据证明多塔结构的对称性越高，结构内的振动会趋于一致，抗震性能也会相应增强。二、大底盘多塔结构的抗震设计1.多塔结构的抗震动力设计方法大底盘多塔结构的抗震设计是整个

7、结构的关键，其中常用的设计方法主要有振型分解反应谱法、动力时程分析法、底部剪力法三种。以下进行逐一介绍。7振型分解反应谱法是当前建筑抗震规范中用于计算地震作用的一种应用较为广泛的方法。在串并联刚片系层应用中，结构体系振型系数与振型阶数之间具有反比例关系，即振型阶数增加，振型参与系数便会变小。因此，在多塔结构中振型低阶的参与系数可以忽略不计。振型分解反应谱法中还会用到不同结构情况下的振型组合方法，例如非对称多塔结构中因为底盘以上的塔楼不对称因而形成双向偏心，于是水平方向上会有平扭耦联振动，因而要用到

8、CQC振型组合方法。而对称的多塔结构因振型参与系数可以忽略不计，要相应的采用SRSS振型组合方法。振型选择工作因为振型选取相关规定较为严格，所以选择工作需要参照一系列的规格。多塔结构中存在一些细微的振型参与系数，振型选择时应该取决于振型的参与系数，并根据振型的参与系数进行排序组合。动力时程分析法主要是运用了对结构施加地震波后再进行动力分析进而得出结构的抗震能力的原理，动力时程分析法可以7找出结构的薄弱之处，进而对结构的弹性、开裂、抗震极限等进行调整升级，主要应用于造型不规则、结构设