淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中地下室嵌固作用

1、<p>　　淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的影響,因此正確選取結(jié)構(gòu)嵌固端并對其在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方面采取合理的措施,是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。本文主要介紹關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中地下室嵌固作用的思考。 </p><p>　　關(guān)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(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　高層建筑在進行結(jié)構(gòu)分析計算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)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(shè)地下室但基礎(chǔ)埋深較大。地下室設(shè)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(jié)構(gòu)嵌固端的條件 </p><p>　　高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端通常是選擇在地面標(biāo)高處，但地面標(biāo)高處要真正成為結(jié)構(gòu)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(shè)有地下室時的條件&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160; (1)地下室頂板標(biāo)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)應(yīng)為梁板體系(即不可設(shè)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(dāng)厚度；&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160

5、; (3)地下室側(cè)壁要有良好的側(cè)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(jié)構(gòu)嵌固端的原因就是不滿足此條件。&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160;1．2 不設(shè)地下室時的條件&#160;&#160;&#160; &#160;&#160;&#160; 高層建筑不設(shè)地下室通常是針對層數(shù)有限的小高層

6、</p><p>　　2、設(shè)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(jié)構(gòu)分析之前，必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端所在位置，其直接關(guān)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度應(yīng)不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。結(jié)構(gòu)層側(cè)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(jié)構(gòu)構(gòu)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(cè)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(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍。還要注意的是“地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度”指結(jié)構(gòu)自身剛度，不考慮土對地下室外墻的約束作用。 </p><p>　　(2) “應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，其樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度等級不

9、宜小于C30，應(yīng)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(jié)構(gòu)形式、樓板厚度以及配筋提出了詳細(xì)要求。相對梁板結(jié)構(gòu)而言，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)范圍應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，無地上結(jié)構(gòu)的地下室頂板其它位置可采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)。對于地下室形成大底盤結(jié)構(gòu)而言，其中的“相關(guān)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(jié)構(gòu)嵌固位置樓蓋要求 </p><p>　　(3) 計算多塔大底盤地下室結(jié)構(gòu)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(yīng)滿足上述(1)中剛度比的要求，而且每棟塔樓范圍內(nèi)(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(jié)構(gòu)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(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)嵌固端。選擇基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)嵌固端，可以充分利用基礎(chǔ)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(zhǔn)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(jié)構(gòu)嵌固端的剛度，此時可取其作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。 </p><p>　　(5) 當(dāng)不能滿足嵌固在地下室頂板的要求時，可

12、按嵌固在基礎(chǔ)頂部設(shè)計。B級高度高層建筑不宜嵌固在基礎(chǔ)頂部，而且在設(shè)計地下室結(jié)構(gòu)時不考慮地下室結(jié)構(gòu)水平地震作用降低系數(shù)。 </p><p>　　3、結(jié)構(gòu)軟件對地下室結(jié)構(gòu)的處理方法 </p><p>　　在實際工程設(shè)計中，經(jīng)常運用SATWE有限元軟件進行結(jié)構(gòu)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(cè)面嵌固作用

13、，增加了結(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)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(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度有所增加，從而與實際情況有所差異。但（1）式計算結(jié)果相對誤差較小，說明此時地下室建模是否嵌固對結(jié)構(gòu)性能計算結(jié)果影響不大，驗證了規(guī)范規(guī)定當(dāng)?shù)叵率覀?cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)側(cè)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(nèi)力誤差值減小，然而由于兩種模型質(zhì)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(nèi)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(nèi)力的調(diào)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(jié)束語 </b></p><p>　　在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無論選擇哪個部位作為結(jié)構(gòu)嵌固端，都可以通過結(jié)構(gòu)計算程序獲得準(zhǔn)確的計算結(jié)果，但我們期望的是計算結(jié)果較

16、真實地反映結(jié)構(gòu)的實際情況。為了達到這一目的，結(jié)構(gòu)計算時輸入正確的參數(shù)和數(shù)據(jù)固然相當(dāng)重要，但結(jié)構(gòu)嵌固端的確定對結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的影響也相當(dāng)大，且在嵌固端確定后設(shè)計中如何保證其成為真正的嵌固端，還有許多細(xì)節(jié)有待研究和完善，這是結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，《江