1、帶地下室高層建筑嵌固端的選擇與分析xx摘要:相同條件下的高層建筑,有地下室的震害相對小,地下室層數(shù)多的比層數(shù)少的震害輕,而高層建筑嵌固在地下室頂板最經(jīng)濟合理;對于某些工程,因建筑空間要求及一些客觀原因,造成地下室頂板剛度等不滿足嵌固規(guī)定,無法作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位,只能將嵌固部位下移,由此提高工程的造價。關(guān)鍵詞:嵌固,地下室頂板,側(cè)向剛度一地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時:高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50045-95中對地下室定義為房間地平面低于室外地平面的高度超過該房間凈高一半者。而在張維斌的多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計釋疑及工程實例中,其認為帶地下室的高層建筑,宜將上部結(jié)構(gòu)的嵌固端部位設(shè)
2、在地下室頂板,此時地下室頂板標(biāo)高與室外地坪的高差不能太大,一般應(yīng)小于地下一層層高的。高規(guī)對嵌固端的要求是嵌固層與首層的側(cè)向剛度比不宜小于2。高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ6-2011(以下簡稱箱筏規(guī)范)規(guī)定對采用筏形基礎(chǔ)的單層或多層地下室以及采用箱形基礎(chǔ)的多層地下室,地下一層的側(cè)向剛度大于或等于首層側(cè)向剛度的1.5倍時,地下一層頂板可作為結(jié)構(gòu)的嵌固層。按照嵌固要求的解釋,地下室頂板是否滿足嵌固條件的主要在于能否保證上部結(jié)構(gòu)在地上一層墻、柱下端形成有效的塑性鉸,以保證上部結(jié)構(gòu)的地震作用或者風(fēng)荷載能夠通過基礎(chǔ)或者地下室傳遞到地基中去。因此,筆者認為地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位應(yīng)滿足下列要
3、求:1)地下室周圍均有土的良好約束。2)地下室頂板標(biāo)高與室外地坪的高差不能太大,一般應(yīng)小于地下一層層高的。3)地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2。注:按照箱筏規(guī)范筏形和箱形基礎(chǔ)的嵌固要求是地下一層與首層的側(cè)向剛度比1.5(部分單位不認可,按此要求時應(yīng)與施工圖審查單位溝通)。抗規(guī)中又對地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位做出如下要求:1)地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞口;地下室在地上結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu),相關(guān)范圍(一般可從地上結(jié)構(gòu)主樓、有裙房時含裙房周邊外延不大于20m)以外的地下室頂板宜采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu);其樓板厚度不宜小于180mm,混凝土強度等級不宜小于C30,應(yīng)采用雙層雙向配筋,且每
4、層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。2)結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度,不宜大于相關(guān)范圍地下一層側(cè)向剛度的0.5倍;地下室周邊宜有與其頂板相連的抗震墻。3)地下室頂板對應(yīng)于地上框架柱的梁柱節(jié)點除應(yīng)滿足抗震計算要求外,尚應(yīng)符合下列規(guī)定之一:地下一層柱截面每側(cè)縱向鋼筋不應(yīng)小于地上一層柱對應(yīng)縱向鋼筋的1.1倍,且地下一層柱上端和節(jié)點左右梁端實配的抗震受彎承載力之和應(yīng)大于地上一層柱下端實配的抗震受彎承載力的1.3倍。地下一層梁剛度較大時,柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積應(yīng)大于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍;同時梁端頂面和底面的縱向鋼筋面積均應(yīng)比計算增大10%以上;4)地下一層抗震墻墻肢端部邊緣構(gòu)件縱向鋼筋
5、的截面面積,不應(yīng)小于地上一層對應(yīng)墻肢端部邊緣構(gòu)件縱向鋼筋的截面面積。如此規(guī)定,以確保塑性鉸只能在上柱底部截面出現(xiàn),以實配的抗震受彎承載力形式實現(xiàn)。對于地下室柱截面有條件加大的情況,可通過加大柱截面面積以實現(xiàn)地下柱每方向的實際受彎承載力不小于相應(yīng)地上柱的1.1倍,同時地下柱的每側(cè)縱向鋼筋面積不宜小于地上柱。箱筏規(guī)范規(guī)定對大底盤整體筏形基礎(chǔ),當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)、外墻與主體結(jié)構(gòu)墻體之間的距離符合下表要求時,地下一層的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度可計入該范圍內(nèi)地下室內(nèi)、外墻剛度,但此范圍內(nèi)的側(cè)向剛度不能重復(fù)使用于相鄰塔樓。當(dāng)?shù)叵乱粚拥膫?cè)向剛度小于與其相連的上部結(jié)構(gòu)底層樓層側(cè)向剛度的1.5倍時,建筑物的嵌固部位可設(shè)在筏形基礎(chǔ)或
6、箱形基礎(chǔ)的頂部,結(jié)構(gòu)整體計算分析時宜考慮底層土和基側(cè)土的阻抗,可在地下室與周圍土層之間設(shè)置適當(dāng)?shù)膹椈珊妥枘崞鱽砟M。表1.地下室墻與主體結(jié)構(gòu)墻之間的最大間距d非抗震設(shè)計d50m抗震設(shè)防烈度6度,7度d40m8度d30m9度d20m二地下室頂板不作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時:對于某些工程,因建筑空間要求及一些客觀原因,造成地下室頂板剛度等不滿足嵌固規(guī)定,無法作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。可依次驗算地下二層及以下各層對首層的樓層側(cè)向剛度比,當(dāng)滿足2時,便可確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。當(dāng)?shù)叵露訚M足2時,地下二層頂板可做為上部結(jié)構(gòu)的嵌固層,此時,還應(yīng)滿足地下一層側(cè)向剛度不宜小于首層的側(cè)向剛度;箱筏規(guī)范規(guī)定地下室為
7、單層箱形基礎(chǔ)時,箱形基礎(chǔ)的頂板可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。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選型創(chuàng)造條件。地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時,其頂板通常具有作為結(jié)構(gòu)嵌固端的剛度,因此可取其作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。三嵌固部位所在樓層不同對建筑結(jié)構(gòu)的影響:計算嵌固端時采用地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度指結(jié)構(gòu)自身的剛度,在確定上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時,樓層側(cè)向剛度比的計算中不考慮土對地下室外墻的約束作用。實際上,回填土對地下室結(jié)構(gòu)的約束大約為地下室結(jié)構(gòu)自身剛度的35倍。因此地下室頂板對上部結(jié)構(gòu)的嵌固作用是客觀存在的,無論地下室頂板是否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位,結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮地下室頂板處的實際存
8、在的嵌固作用,采取相應(yīng)加強措施。高規(guī)中規(guī)定普通地下室頂板厚度不宜小于160mm(也是考慮施工堆載等)。抗震設(shè)計的高層建筑,當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時,地下一層相關(guān)范圍的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用,地下一層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級;當(dāng)結(jié)構(gòu)計算嵌固端位于地下一層的底板或以下時,底部加強部位尚宜向下延伸到計算嵌固端。地下室頂板不作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時,考慮地下室頂板的實際嵌固而做的結(jié)構(gòu)加強措施及抗震構(gòu)造措施的改變,造成結(jié)構(gòu)造價的提高,影響工程的經(jīng)濟性。四結(jié)語地下室頂板不作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時,考慮地下室頂板的實際嵌固而做的結(jié)構(gòu)加強措施及抗震構(gòu)造措施的改變,造成結(jié)構(gòu)造價的提高,影響工程的經(jīng)濟性。因此,在條件允許下,應(yīng)優(yōu)先選擇地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。 4 / 4