淺談高層建筑結構設計中地下室嵌固作用

1、<p>　　淺談高層建筑結構設計中地下室嵌固作用</p><p>　　&#8205;摘要：高層建筑地下室嵌固作用的確定對結構設計有很大的影響,因此正確選取結構嵌固端并對其在結構和構造方面采取合理的措施,是結構設計中的一個重要環(huán)節(jié)。本文主要介紹關于高層建筑結構設計中地下室嵌固作用的思考。 </p><p>　　關鍵詞： 高層建筑； 地下室； 嵌固作用 </p>

2、<p>　　中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　高層建筑在進行結構分析計算之前必須首先確定結構嵌固端的所在位置，而嵌固端的選取卻面臨著各種不同情況，如不設地下室但基礎埋深較大。地下室設計的合理與否將直接影響高層建筑的正常使用與造價。 </p><p

3、>　　1、結構嵌固端的條件 </p><p>　　高層建筑的結構嵌固端通常是選擇在地面標高處，但地面標高處要真正成為結構嵌固端是有條件的，而且在輸入首層計算高度時還有許多講究。 1．1 設有地下室時的條件&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160; (1)地下室頂板標高與室外地坪的高差不能太大，極端的情況如半地下室則首層樓面一般不

4、能成為結構嵌固端，除非其高差僅為1—3級臺階高度時才可能考慮；&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160; (2)地下室頂板結構應為梁板體系(即不可設計成無梁樓蓋)，且該層樓面不得留有大孔洞，樓面框架梁的抗彎剛度要足夠大，樓板也要有相當厚度；&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160

5、; (3)地下室側壁要有良好的側限，即必須與“地球”有良好的接壤，上述半地下室頂板不能成為結構嵌固端的原因就是不滿足此條件。&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160;1．2 不設地下室時的條件&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160; 高層建筑不設地下室通常是針對層數(shù)有限的小高層

6、</p><p>　　2、設置有地下室的高層建筑的嵌固位置 </p><p>　　鋼筋混凝土高層建筑在進行結構分析之前，必須首先確定結構嵌固端所在位置，其直接關系到計算模型與實際受力狀態(tài)的符合程度。目前實際工程中大多數(shù)單塔或多塔高層建筑都帶有面積較大的地下室以及層數(shù)不多的裙房，而且裙房可能相連形成大底盤?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》規(guī)定高層建筑地下室在滿足一定條件下，地下室頂板可以作為上部結構的嵌

7、固端。在確定帶地下室的高層建筑嵌固位置時需要特殊注意以下幾點： </p><p>　　(1) 地下一層結構的樓層側向剛度應不小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。結構層側向剛度可近似按等效剪切剛度計算，即： </p><p>　　式中，G0、G1分別為地下一層及地上一層的混凝土剪切模量；Ao、A1分別為地下～層及地上一層豎向結構構件的總折算受剪面積；Aw為沿計算方向地上一層或地下室范圍地下一

8、層的抗震墻全部有效截面面積；Ac為地下一層或地上一層全部柱截面面積；ho、h1分別為地下一層及地上一層的層高。注意對“側向剛度的2倍”的要求可以理解為有效數(shù)字滿足2倍，即地下室結構的樓層側向剛度不小于相鄰上部樓層側向剛度的2倍。還要注意的是“地下室結構的樓層側向剛度”指結構自身剛度，不考慮土對地下室外墻的約束作用。 </p><p>　　(2) “應采用現(xiàn)澆梁板結構，其樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度等級不

9、宜小于C30，應采用雙層雙向配筋，且每層每個方向配筋率不宜小于0.25％”，對樓蓋結構形式、樓板厚度以及配筋提出了詳細要求。相對梁板結構而言，無梁樓蓋結構平面外剛度較小，難以符合剛性樓板假定的基本要求，因此，作為上部結構嵌固部位的地下室頂板，主樓范圍以及與之相連裙房地下室頂板的相關范圍應采用現(xiàn)澆梁板結構，無地上結構的地下室頂板其它位置可采用無梁樓蓋結構。對于地下室形成大底盤結構而言，其中的“相關范圍”一般指主樓周邊外延1~2跨的地下室范

10、圍。其具體范圍見圖1。 </p><p>　　圖1 大底盤結構嵌固位置樓蓋要求 </p><p>　　(3) 計算多塔大底盤地下室結構樓層剪切剛度比時，大底盤地下室的整體剛度與所有塔樓的總體剛度比應滿足上述(1)中剛度比的要求，而且每棟塔樓范圍內(塔樓周邊向外擴出與地下室高度相等的水平長度)的地下室剪切剛度與相鄰上部結構塔樓剪切剛度的剪切剛度比不宜小于1.5。 </p>&l

11、t;p>　　(4) 單層地下室建筑宜選擇基礎底板作為結構嵌固端。選擇基礎底板作為結構嵌固端，可以充分利用基礎的“無限剛”的假定，也為首層樓面的靈活造型創(chuàng)造條件；即使是首層樓面有大開洞，或者選用無梁樓蓋，都不影響計算的準確性，但是地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時，其頂板與墻體通常具有作為結構嵌固端的剛度，此時可取其作為上部結構的嵌固端。 </p><p>　　(5) 當不能滿足嵌固在地下室頂板的要求時，可

12、按嵌固在基礎頂部設計。B級高度高層建筑不宜嵌固在基礎頂部，而且在設計地下室結構時不考慮地下室結構水平地震作用降低系數(shù)。 </p><p>　　3、結構軟件對地下室結構的處理方法 </p><p>　　在實際工程設計中，經常運用SATWE有限元軟件進行結構計算，主要可采用以下三種方法考慮嵌固端的選取問題：以地下室底板作為嵌固端，取相對剛度比為0．這種方法沒有考慮地下土體對地下室的側面嵌固作用

13、，增加了結構的計算高度，計算模型與實際情況有所誤差，一般都不采用。取地下室底板作為嵌固端，取相對剛度比為2～4，一般取3。這種方法對地下室外的土壓力有一定的考慮，但是由于土堆地下室的約束作用的影響因素十分復雜，難以確定具體約束作用的大小，這種方法雖不夠精確，但是相比前一種方法稍好，也是目前工程界應用最多的方法。 </p><p>　　取地下室嵌固端在地下室頂板處，地下室結構與上部結構分開計算，或者整體計算，但是相

14、對剛度比取5或者更大。這種方法地下室相對于水平位移和豎向位移完全被嵌固，導致結構的剛度有所增加，從而與實際情況有所差異。但（1）式計算結果相對誤差較小，說明此時地下室建模是否嵌固對結構性能計算結果影響不大，驗證了規(guī)范規(guī)定當?shù)叵率覀认騽偠扰c上部結構側向剛度比大于2的條文規(guī)定。 </p><p>　　隨著地下室頂板厚度的增大，嵌固端選取在底部還是頂部兩種模型內力誤差值減小，然而由于兩種模型質量和剛度上的差異，若要做到

15、完全無誤差，頂板需要達到面內面外完全無限剛度，在實際中是不可能的，所以規(guī)范建議板厚取l80mm以上，且需要注意柱內力的調整：同時規(guī)定頂板的開洞率也是為了保證頂板具有一定的剛度。 </p><p><b>　　4、結束語 </b></p><p>　　在高層建筑結構設計中，無論選擇哪個部位作為結構嵌固端，都可以通過結構計算程序獲得準確的計算結果，但我們期望的是計算結果較

16、真實地反映結構的實際情況。為了達到這一目的，結構計算時輸入正確的參數(shù)和數(shù)據(jù)固然相當重要，但結構嵌固端的確定對結構計算結果的影響也相當大，且在嵌固端確定后設計中如何保證其成為真正的嵌固端，還有許多細節(jié)有待研究和完善，這是結構設計人員不能忽視的重要環(huán)節(jié)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 胡文湛：淺談高層建筑結構分析與設計，《江