高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考.doc

1、1高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考摘要：随着我国社会和经济的快速发展，我们越来越重视关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用。在高层建筑工程建设中，高层建筑上部分承载了比较大的负荷，地基埋置深度也比较深。如此一来，地下室嵌固的效果就可能对建筑后期的使用以及控制成本造价产生直接影响。因此，对地下室嵌固问题进行研究和分析是非常有必要的，只有完成好了解和分析工作，才能够完善地下室嵌固技术，保证高层建筑质量。 关键词：高层建筑结构设计 地下室嵌固作用 Abstract: with the rapid development ofChinassociety and economic ,we pay m

2、ore and more attention to about high-rise building structural design of embedded in the basement solid role. In the construction of high-rise buildings, high-rise building, part carries a relatively large load, foundation embedment depth is relatively deep. In this way, the basement embedment effect

3、 may have a direct impact on the usage and control of construction costs of the building late. Therefore, it is necessary to conduct research and analysis on the basement embedment completed only good understanding and analysis of work to be able to improve the basement-mounted 2technology to ensure

4、 the quality of high-rise buildings. Keywords: high building structure; basement; Embedded solid role 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 一.前言 我国城市化的进程在不断推进，城市的土地资源也开始日渐紧缺，城市的高层建筑也越来越多。而由于建筑本身的结构与功能的需要，大部分都设置有地下室。高层建筑是一个完整承载力体系，主要由上部结构和地下室两部分组成，两者在同一个位移场，之间互相协调变形。结构一定程度受到地下室外的回填土的约束作用，仅受到水平位移约束，并没有对竖向位移和竖向转

5、动限制。由于这些原因，在进行在高层建筑设计时，对结构分析计算之前一定首先明确结构嵌固端的所处位置，因为它除了对结构中某些构件内力分配的准确性具有直接作用，还对结构产生侧移的真实性和结构局部的经济性具有很大影响，本文主要探讨了结构嵌固端的选取等技术问题。二.地下室对上部结构嵌固作用的分析方法 在进行建筑结构设计时，地下层模型设计需要考虑的一些问题是：地下室的实际所能承受的重量即刚度问题；如何更好的反映地下室回填土的约束作用；如何对基础作用进行考虑分析。目前，在设计建筑上部结构时，基础的作用通常不在考虑范围内。一般是在施工时进行模拟荷载时才考虑。为了使地下室的刚度更加合理，我们采取的方法建模时上部

6、结构和地下室一起设计。针对地下室回填土约束作用的分析方法，近3年来，理论研究较多，获得了一定的研究成果。 先行主要两种：有弹簧刚度法和嵌固水平位移法。 1.弹簧刚度法 把地下室和建筑上部结构整体一起考虑，嵌固部位一般设置在基础底板处，而且在每层地下室的楼板处导入水平弹簧刚度，水平弹簧刚度的大小与回填土对地下室约束作用的强弱相关。在设计中，我们采用satwe 有限元软件计算分析结构。软件中的参数“回填土对地下室作用的相对刚度比” ，实际上就是回填土的约束刚度与地下室抗侧移刚度的比例。这个值如果为零，那么表示不考虑回填土的约束作用；如果取值范围在l5 之间，表示考虑回填土的约束作用，取值与约束作用

7、强度成正比；假如取值是负值，表示地下室有嵌固部位，在其下部的各层没有水平位移。 2.嵌固水平位移法 要把上部的结构和地下室的结构看成一个完整的体系来分析，嵌固的位置要在基础的底板的地方，还要根据具体的结构和临近的楼层不同侧向的刚度的比较，更好的做好位置的选择，便于限定水平的位移为零。计算楼层侧向刚度的方法主要有剪切刚度、剪弯刚度以及楼层剪力与层间位移的比值三种。这三种方法含义不一样，计算结果差别也比较大。在设计方案时，地下室侧向刚度比一般用剪切刚度比；设计施工图时，采用楼层剪力与层间位移的比值计算。侧向刚度的计算主要有三种方法：(一)地震剪力与地震层间位移比。是一种与外力有关的计算方法。4根据

8、相关要求中，不仅包括地震力量导致产生的位移，还包括作用在该楼层的倾覆力矩产生的位移以及因为下一层的楼层移动导致的本层产生的位移。 (二)剪弯刚度。所谓剪弯刚度就是单位力作用下的层间位移角，因此其刚度比同样是层间位移角之比。它考虑了剪切变形影响弯曲变形，但并没有考虑上下层对本层的影响。 (三)剪切刚度。该计算方法主要是剪切面积和相应层高的比，其大小受结构竖向构件的剪切面积和层高影响。剪切刚度未对带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响进行考虑。三. 结构软件对地下室结构的处理方法 主要采取以下三种方法处理嵌固端的选取问题：1.把地下室底板作为嵌固端，取相对刚度比为 0，这种方法没有考虑

9、到地下土体对地下室的侧面嵌固作用，会增加结构计算高度，同时计算模型和实际情况的误差会较大，实际情况我们一般不采用这种方式。2.把地下室底板作为嵌固端，取相对刚度比在 24 之间，通常情况下取 3，这种方法考虑了地下室外的土压力的影响，但是由于土对地下室的约束作用的影响非常复杂，导致难以确定具体有多大的约束作用，虽然这种方法不是很精确，但是比方法一稍微好一些，目前这种方法在工程行业应用得比较广泛。3.取地下室嵌固端在地下室顶板处。把地下室结构与上部结构分开计算，或者整体计算，相对刚度取大于 5，这种方法地下室相对于水平位移和竖向位移完全被嵌固，会造成结构的刚度增加，从而与实际情况出现差别。四.地

10、下室顶板作为上部结构嵌固部位的要求 5嵌固端的选取虽然非常重要，但是在嵌固端选定后，如何确保其成为真正的嵌固端也是设计人员面临的重要问题。根据建筑的抗震相关设计规范的有关规定，高层建筑的地下室，在满足了一定的条件之下，地下室的顶板能够作为高层建筑的上部结构的嵌固端。在进行地下室高层建筑嵌固位置的确定时，需要特别注意以下几点： 1.地下一层结构的侧向刚度，规范中要求其比例不能小于 2，但高层建筑的地下室嵌固部位，在满足一定条件后，其与相邻上部结构的侧向刚度比可以为 1.48。其中，结构层的侧向刚度可以近似按照等效的剪切刚度来计算： 2.还应特别注意其中侧向刚度需达到两倍这一要求，这可以将其理解成

11、满足有效数字的 2 倍，也就是说，地下室结构楼层的侧向刚度应大于或等于相邻的上部楼层的侧向刚度的 2 倍。同时还应该注意，地下室的结构楼层的侧向刚度是指结构本身的刚度，地下室的外墙约束的作用不在此考虑之内。 3.需选用现浇梁板的结构，它的楼板厚度不能小于 180 毫米，混凝土的强度等级应当不低于 C30；配筋必须采用双向双层的方式，同时对配筋和楼板的厚度以及楼盖的结构形式要提出详细的要求。而相对于梁板的结构来说，无梁的楼盖结构，其平面外的刚度很小，很难满足刚性楼板的假定基本要求，所以，地下室的顶板，其主楼的范围和与其相连的裙房地下室的顶板相应范围，应当采取浇梁板的结构。没有地上结构地下室顶板的

12、其他位置，可以采取无梁的楼盖结构。 4.当建筑的地下室是单层的时候，其结构的嵌固端应为基础底板。6这样就能够将基础的“无限刚”的假定充分利用，也能为第一层楼面的造型灵活创造有利的条件，即使有大的改动存在于首层的楼面，或者采取无梁的楼盖，这些都不会对计算的准确性产生影响。但是，当地下室被作为级别较高的抗爆防空的地下室时，它的墙体和顶板一般具备当做结构的嵌固端的刚度，这时，就可以把它当做上部结构的嵌固端来利用。5.当嵌固于地下室的顶板无法满足相关要求时，可以按照嵌固于基础的顶部进行设计。而 B 级高度的高层建筑不应该嵌固于基础的顶部，并且在进行地下室结构设计时，可以不用考虑到地下室结构的水平地震作

13、用的降低系数。 五.结语 随着科技与经济的飞速发展，我国城市化的进程在不断推进，城市的土地资源也开始日渐紧缺，城市的建筑与交通向地下发展这一趋势有着其必然性。而由于建筑本身的结构与功能的需要，大部分都设置有地下室。高层建筑上部分所受负荷较大，基础设埋较深，因此地下室的嵌固作用就显得相当重要，对整个建筑的质量以及安全问题有直接影响，所以设计好地下室的嵌固结构尤为重要，正是由于其内部结构比较复杂以及依旧存在一些问题，所以结构的设置更值得人们探讨研究，想要采取更适当的措施，确保了建筑质量经济以及最终的安全，只有优化结构设计，准确计算分析嵌固结构模型。 参考文献： 1陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析J.中国高新技术7企业，2009，(12) 2张剑锋.高层建筑地下室结构设计浅析J.城市建设，2010，(28) 3王仙蔚，李晓雷.高层建筑地下室结构的设计要点J.低温建筑技术，2010，32(7)