研讨抗震高层建筑地下室结构抗震设计结论

论文导读：
摘 要：若地下室设计不当，对其整体的抗震性能会产生较大的影响。对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的嵌固部位。文章阐述了技术上的措施，并分析了结构设计上的应注意的问题。
关键词：高层建筑 地下室结构 抗震设计
随着我国经济的迅猛发展，现今的高层建筑日益增多，在城市工程建设中出现了非常多的地下室和地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等等设置在地下室，不仅能够充分地发挥地下室的作用，而且又满足了基础埋深的要求，同时地下停车场还可以用作人防地下室，以满足战时需要。因此,在高层建筑的设计中，如何合理地设计地下室的结构这个问题显得异常重要。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。

一、技术措施

1、超高的底层大空间抗震墙结构（框支剪力墙）必须保证框支层的抗震性能，工程按剪切刚度比控制, 转换层上、下结构剪切刚度比接近1。弹塑性分析结果显示，转换层以下各层刚度较大，罕遇地震条件下结构仍基本处于弹性状态。
2、按剪切刚度比控制，框支层采取加强措施后，薄弱层会上移至转换层以上，设计时转换层以上相邻的几层应该按剪力墙底部加强区处理，加强的层数不小于两到三层。
3、框支层的剪力墙应采取增加延性的措施，如适当提高分布筋配筋率，角部增设型钢等措施。

4、框支柱应采取措施提高柱的延性、变形能力，有条件应设计成型钢混凝土柱。

5、为降低转换层位置的高度，可采用箱形结构转换层的方法。当为满足建筑功能要求，需在转换梁上开较多、较大的洞时，转换梁可采用型钢混凝土结构，并采用有限元程序进行计算分析。
6、抗震规范中对框支抗震墙结构的框支层数有一定限制，通过本工程的实践看，只要将框支层的承载力、刚度加强，使其在罕遇地震条件下仍处于弹性状态，则框支层层数可以适当增加。

二、结构上的设计技术

1、设置有地下室的高层建筑的嵌固位置

钢筋混凝土高层建筑在进行结构分析之前, 必须首先确定结构嵌固端所在位置, 其直接关系到计算模型与实际受力状态的符合程度。目前实际工程中大多数单塔或多塔高层建筑都带有面积较大的地下室以及层数不多的裙房, 而且裙房可能相连形成大底盘。《建筑抗震设计规范》规定高层建筑地下室在满足一定条件下，地下室顶板可以作为上部结构的嵌固端。
（1）地下室结构布置应保证地下室顶板及地下室各层楼板有足够的平面内整体刚度和承载能力，能将上部结构的地震作用传递到全部地下室结构范围的抗侧力构件。地下室顶板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不应低于C30，应采用双层双向配筋，每层每个方向配筋率不宜小于0.25%。地下室顶板不宜采用无梁楼盖。
（2）单层地下室建筑宜选择基础底板作为结构嵌固端。选择基础底板作为结构嵌固端，可以充分利用基础的“无限刚”的假定，也为首层楼面的灵活造型创造条件；即使是首层楼面有大开洞，或者选用无梁楼盖，都不影响计算的准确性，但是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时，其顶板与墙体通常具有作为结构嵌固端的刚度，此时可取其作为上部结构的嵌固端。
（3）裙房与主体结构相连时，其嵌固部位应随同主体结构，且应满足嵌固的有关要求；裙房与主体可采用不同基础结构，但应加强连接，保证在地震作用下共同工作。当不能满足嵌固在地下室顶板的要求时,可按嵌固在基础顶部设计。B级高度高层建筑不宜嵌固在基础顶部。而且在设计地下室结构时不考虑地下室结构水平地震作用降低系数。

2、地下室外墙的结构设计

地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算，在设计时应注意以下要求:
(1) 荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括地面荷载、侧向土压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用, 墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向论文导读：12
荷载组合的压弯作用, 仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。
(2) 静止土压力系数。静止土压力宜由试验确定, 当不具备试验条件时，砂土可取34～0.45，粘性土可取0.5～0.7。
(3) 地下室外墙的配筋计算。实际设计时，在外墙的配筋计算中，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。
3、设置有地下室高层建筑抗震墙底部加强部位高度。根据《建筑抗震设计规范》的规定，有抗震设防要求的设置有抗震墙的高层建筑, 抗震墙底部都要求设有底部加强区, 其目的是在加强区范围内采取增加边缘构件的箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施, 避免脆性的剪切破坏, 改善整个结构的抗震性能。其规定为: 部分框支抗震墙结构的抗震墙，框支层以及以上两层，落地抗震墙总高度的1/10取以上两者较大值。带大底盘的高层以及裙房与主楼相连的高层，取地下室顶板以上抗震墙总高度的1/10，向下延伸一层到地下一层。高出大底盘顶板或裙房顶板至少一层。其它结构抗震墙，抗震墙总高度的1/10，底部两层，取以上两者的较大值。
4、地下室顶板是高层建筑上部结构的一个水平约束支座，其刚度越大，对上部结构的约束作用越好。因此，地下室顶板厚度不能太薄，一般取≥160mm。人防地下室顶板厚度还要满足人防要求。根据(建筑抗震设计规范)GB50011-2010，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时摘自：毕业论文提纲范文www.7ctime.com
，对楼板厚度、混凝土强度等级、板配筋率、楼层侧向刚度等都有具体要求。且地下室层数不宜少于两层。规范还明确规定，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。这意味着高层建筑地下室层数或总深层不仅仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算，并应包括地下层。当出现以下情况时，地下室顶板不应作为上部结构的嵌固部位：⑴顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层，且未采取措施；⑵顶板为无梁楼盖。
三、结束语
当地下室不能作为上部结构的嵌固端而需嵌固在地下其它楼层时, 实际部位所在楼层以及以上的地下室楼层(与地面以上结构相对应的部分)的抗震等级, 可取为与地上结构相同。高层建筑地下室的结构设计是一个极其复杂的过程。高层建筑上部荷载大，基础埋深较深，地下室结构设计的合理与否将直接影响到建筑物的正常使用和工程造价。所以，在设计阶段既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求，以保证其正常使用。
参考文献：
建筑抗震设计规范(GBJ11)89[S] . 北京: 中国建筑工业出版社, 1989.
钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ3)，[S].北京: 中国建筑工业出版社, 1991.
[3]建筑抗震设计规范(GB50011)， 2001[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2001.
[4]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3) 2002J1862002[S].北京: 中国建筑工业出版社，2002.