学文网摘要：随着我国经济的迅速发展，建筑市场也得到突飞猛进的发展，城市的土地资源也在日渐紧缺，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。本文笔者就高层建筑地下室结构的设计要点进行分析，希望对高层建筑工程的设计有所帮助。
关键词：高层建筑; 嵌固部位 ;地下室结构; 抗震设计
中***分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
引言：
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，这是随着人们对地下空间需求的不断增长而发展变化的，地下工程在建筑工程项目建设中占的比重也越来越大。地下室的设置对于高层建筑而言，有利于地基土的承载力的提高以及降低地震作用对于建筑的上部结构的相应影响等许多优点，设计的地下室是否合理将对高层建筑的造价和能否正常使用有着直接的影响。
高层建筑的嵌固部位
多数单塔或多塔高层建筑带有面积较大的地下室及层数不多的裙房, 裙房可能相连形成大底盘。《建筑抗震设计规范》( GB50011 - 2010)规定, 高层建筑地下室结构满足一定条件时, 地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位。若不满足规范要求, 可将嵌固部位设置在基础顶面。嵌固在地下室顶板的条件及要求:
1. 地下室层数不少于2 层, 全部地下室宜有与地下室顶板相连的封闭外墙。
2. 地下一层结构侧向刚度应不小于地上一层结构侧向刚度的2倍。结构的层侧向刚度可近似按等效剪切刚度计算。
3. 地下室结构范围。单塔结构无相连裙房时, 地下室范围可包括距主体结构较近的地下室外墙; 单塔结构和多塔结构有相连裙房时, 主体结构和裙房应分别符合式的要求, 地下室范围也可包括距主体结构较近的地下室外墙。
4. 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。
5. 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。
嵌固在地下室顶板时的抗震设计要求
1.地下室结构水平地震作用计算可采用底部剪力法计算地下室结构水平地震作用。作用在无裙房主体结构或有裙房主体结构( 两者之间不分缝) 地下室底部的总水平地震作用标准值。
裙房与主体结构之间设缝分开时, 主体结构与裙房地下室的水平地震作用应分别计算。上部结构以外范围较大的地下室结构, 如多层车库的框架, 可按其受荷范围计算地下室结构引起的总水平地震作用标准值, 地震影响系数可取αmax , 并按地下室层数考虑水平地震作用降低系数。
2. 地下室结构构件的内力设计值
应采用地下室结构的地震剪力标准值计算水平地震作用产生的地下室结构构件的内力标准值; 地下室结构的竖向构件的内力标准值应包括上部结构重力荷载代表值产生的效应。
3. 混凝土强度等级
地下室结构构件的混凝土强度等级不低于上部结构相应构件的混凝土强度等级。
4. 抗震等级
地下一层应与上部结构的抗震等级相同, 以下可逐层降低一级; 对于丙类建筑, 7 度时不宜低于四级, 8度时不宜低于三级, 9 度时不宜低于二级; 对于乙类建筑, 6 度时不宜低于四级, 7 度时不宜低于三级, 8 度时不宜低于二级, 9 度时应专门研究。除9 度外, 上部结构以外范围较大的地下室结构可采用三~ 四级。
5. 框架柱设计
( 1) 地上一层框架柱下端应按相应抗震等级考虑柱底部弯矩增大系数, 地上一层柱的纵向配筋应按柱下端的内力设计值配置, 避免塑性铰由柱端向上转移。
( 2) 地下室顶板处的梁、地下一层柱及外墙的弯矩设计值应考虑地上一层柱下端在地下室顶部屈服引起的作用。
(3) 地下室顶板梁柱节点应按验算核芯区受剪承载力。
(4) 与地上一层框架柱相连的地下室各层柱的截面尺寸不应小于地上一层对应的柱截面, 与地上一层框架柱相连的地下室各层柱的每侧纵筋面积不宜少于地上一层对应柱底部每侧纵筋面积的1.1 倍。
6. 抗震墙设计
(1) 抗震墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起, 部分框支抗震墙结构位于地下室内的框支层不计入规范允许框支层数之内。
(2) 与地上一层相连的地下室各层抗震墙的截面尺寸和边缘构件的纵向钢筋配筋率不应小于地上一层对应的抗震墙; 若地下一层抗震墙的截面尺寸和边缘构件的纵向钢筋配筋率大于地上一层对应的抗震墙时, 地下二层及以下各层抗震墙的截面尺寸和边缘构件的纵向钢筋配筋率不应小于地下一层对应的抗震墙。
3 嵌固在基础顶部的抗震设计要求
( 1) 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。
( 2) 不考虑地下室结构水平地震作用降低系数。
( 3) 地下室结构抗震等级宜按地上结构抗震等级取。地下室内的墙柱截面尺寸、混凝土强度等级及配筋构造不宜低于上部结构相应构件的要求。
( 4) 抗震墙底部加强部位的高度应从基础顶部算起, 对框架- 抗震墙结构、抗震墙结构和筒体结构尚宜高出地下室顶板不少于2 层, 对部分框支抗震墙结构尚宜高出框支层不少于2 层 。主体结构周边有相连裙房且裙房为抗震墙结构时, 宜高出裙房一层。
抗震墙底部的加强部位的高度设置
依据建筑的抗震设计的规范和相关规定，高层建筑必须设置符合设防要求的抗震墙，其抗震墙的底部都有在底部设置加强区的特别要求，它的目的就在于增加在加强区范围之内，所采用的边缘构件墙体中，横向的钢筋与箍筋数量，以防止脆性的剪切破坏，进而使整个结构的抗震性得到改善。根据上部结构的嵌固部位是否采用了地下室的顶板，抗震墙底部的高度范围有两种不一样的情况。
1. 上部结构的嵌固部位采用了地下室的顶板
从首层向上算，如果地下只有一层，则抗震墙底部加强部位可以向地下室延伸一层，如果地下有二层以上的则可不按加强部位去对待。并且，其高度应按相关规定进行取值。
2. 地下室顶板不能作为上部结构的嵌固部位
根据地震发生后的建筑损害调查可发现，地下室的震害较为轻微。建筑物的地下一层往往能够基本满足到嵌固的要求。因此，抗震墙底部加强部位的高度，必须从地下一层开始往上算，根据《建筑抗震设计规范》，地下室顶板厚度不能太薄，一般以大于或等于160mm来取值。
此外，由于抗震墙底部的增强区域的高度与抗震墙的高度存在着较大的关系。所以，在工程之中难以操作，例如，将半截高度的抗震墙设置于建筑当中的时候，那么抗震墙的高度的取值会显得非常不合理，因此，应当选用房屋的高度来代替抗震墙的高度，进而使底部的加强部位的高度得以确定，这样这使得概念清晰且方便操作。
参考文献：
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