探讨地下室上部结构与地下室共同工作及地下室设计在SATWE中实现设计

论文导读：omplex,howtoconsiderinthedesigncalculationofthebasementstructureandtheinfluenceofbackfillsoil,howtoreasonablysimplifiedcomputingmodelformedinaccordancewiththeengineeringpractice,andhighefficiency,highprecisiondesignandcalculationisthedesignerspayspecialatt
摘要:对于带有地下室的高层、超高层和复杂多层建筑结构，在设计计算中如何考虑地下室结构和回填土的影响、如何合理简化形成符合工程实际的计算模型，并进行高效率、高精度设计计算是广大设计人员特别关注的一个重要问题。本文结合《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)和《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ 3-2002)的有关规定，重点介绍在SATWE软件中对有地下室结构分析模型的确定原则、分析参数的选取、地下室抗震设计和人防设计、以及地下室外墙平面外配筋设计计算等方面的内容，并介绍了SATWE软件有关上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计功能的编制原理和应用要点，供广大设计人员参考。
关键词:上部结构;地下室;分析模型;设计计算
Abstract: with the basement for high-level, high-rise and multi-storey building structure complex, how to consider in the design calculation of the basement structure and the influence of backfill soil, how to reasonably simplified computing model formed in accordance with the engineering practice, and high efficiency, high precision design and calculation is the designers pay special attention to an important question. According to "code for seiic design of buildings (GB 50011-2001) and" design specification for concrete structures of tall building (JGJ 3-2002) concerned regulation, emphasis in SATWE software to he a basement in the structural analysis model of the principle, the analysis parameters selection, seiic design and the design of civil air defense basement, the basement exterior wall out-of-plane reinforcement design calculation, etc., and introduces the SATWE software related to the upper structure and basement work analysis and the preparation of the basement design function principle and key points of application of reference for the designers.
Key words: the upper structure; The basement; Analysis model; Design calculation.
2095-2104(2013)
1 概述
带有地下室的建筑结构的一个重要特点是上部结构与地下室具有共同的位移场，相互协调变形，而且地下室外的回填土对结构具有一定的约束作用。这种约束作用主要表现在对地下室水平位移的约束，而对竖向位移和竖向转动的约束作用十分有限，一般可以忽略不计。严格地讲，在建筑结构分析与设计中，上部结构、地下室、基础和地基应作为一个整体统一考虑，并应合理考虑地下室外回填土对结构的约束作用。
对于这一问题的研究最早是从MEYERHOF"]开始的，随着高层、超高层建筑的出现，计算机软硬件技术的快速发展，国内外对这一问题进行了许多研究，并取得了大量成果，文献对这些成果做了详细评述。但到目前为止，理论研究成果与工程设计实践还有较大距离，设计人员难以将研究成果直接应用到工程设计之中，不得不做各种简化。譬如在上部结构设计计算时将嵌固端取在土0.0处或某层地下室顶板位置，以嵌固端为界将上部结构与下部结构分离开，建立两套数据文件，按照上部结构和下部结构的不同要求，分别进行计算。在地下室刚度足够大时(如箱基)，这样的模型简化误差不大，这种简化措施是可行的。但由于地下大空间利用要求限制，现在设计的地下室已经很摘自：写论文www.7ctime.com
少采用箱基，而且许多地下室都用作停车库或商场，空间分割灵活，其水平刚度和竖向刚度都有限，对于这样的工程，上述简化模型导致的误差已不可忽视。
SA TW E 软件是笔者负责开发的空间组合结构有限元分析与设计软件，这是专门为多、高层建筑结构设计而研制的。SATWE软件于1995年推出，1999年获国家科技进步二等奖。目前SATWE已在全国普及应用，成为我国建筑结构设计的主要辅助软件。这套软件的英文版(英文界面、英国规范BS8110、新加坡规范、香港规范)已成功打人国际CAD软件市场，在新加坡、马来西亚、韩国、越南和香港等东南亚国家和地区已有一批用户。为了适应带有地下室结构高精度、高效率设计要求，我们在SATWE软件中针对这类工程做了一些具体工作，本文结合新规范的有关规定，介绍SATWE软件有关上部结构与地下室共同工作分析、地下室抗震设计以及地下室人防设计功能的编制原理和应用要点。
2 建议的分析模型
《建筑抗震设计规范》(GB5 0011-2001)13 1(以下简称“抗震规范”)第6.1.14条、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002) 141(以下简称“高规”)第5.3.7条都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，“高规”宣贯培训材料建议:有条件时可增加地下室楼层的侧向刚度，或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位。对“嵌固部位”的理解是问题的关键。
参照上节的分析，应将规范中的“嵌固部位”理解为在该部位限定结构的水平位移，而对其它自由度并不施加任何限制条件。这样理解与目前设计的工程实际是相符的。有地下室 结构的分析模型简化，核心问题有:(1)如何合理考虑地下室刚度;(2)如何正确反映地下室外回填土的约束作用;(3)如何考虑基础的影响。合理考虑地下室刚度比较简单，可以真实地将地
下室部分与上部结构一起建模，建立一个包括上部结构和地下室所有构件在内的综合模型。有关地下室外回填土的约束作用和基础变形对上部结构的影响，近几年理论界研究较多，已取得一些研究成果，但要直接应用于工程设计还有一定困难。目前在上部结构设计中一般不直接考虑基础影响，而是假定在基础面上嵌固约束，或在模拟施工加载时近似论文导读：上一页12
考虑。