高层建筑地下室的合理化设计

分类：建筑设计论文发表 时间：2012-08-18 10:47 关注：(1)

　　摘要：高层建筑中的地下室设计，一直是最为关注的焦点之一，其设计的合理与否，直接关系着地下室的结构和功能。本文将对地下室结构设计中的结构底部 嵌固部位确定、抗震墙底部加强部位的高度以及地下室的抗震级别等问题进行研究，并在此基础上提出一些建设性建议，以供参考。

　　关键词：高层建筑;地下室;合理化设计;研究

　　Abstract: The basement design of high-rise buildings has been one of the focus with most concern, whose design is reasonable or not is directly related to the structure and function of the basement. This paper will researches the bottom build-in position determination, the height of the shear wall bottom strengthen parts and the anti-seismic level of basement when designs the basement structure, and made ​​some constructive proposals on which basis, for reference.

　　Key words: high-rise buildings; basement; rational design; research

　　中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快，城市资源尤其是建筑结构的占用空间资源日渐紧俏，因此加强建筑结构的合理化设计至关重要。对于高层建筑结构而言，因其结构功能和自身的需要，都设置了一些地下室。实践证明，地下室对于提高高层建筑的减震能力、地基承载力具有重要的作用，同时对于高层建筑的正常使用和造价控制具有很大的影响。

　　一、高层建筑结构底部嵌固位置的确定

　　在对钢筋混凝土一类高层建筑的结构进行分析之前，应当首先确定建筑结构底部嵌固端的位置，因为其关系着计算模型以及实际受力状态符合程度。目前来看，多数高层建筑结构设计施工中都有面积比较大的地下室或者层数略少的一些裙房，这些裙房相连在一起可能形成一个大底盘。在确定地下高层建筑底部嵌固位置时，要注意以下几个方面的内容：

　　第一，高层建筑结构地下一层的楼层侧向刚度，一般应当大于相邻的上部结构楼层侧向刚度的二倍。对于二倍的要求，应当理解成有效数字必要满足二倍，即高层建筑地下室楼层侧向上的刚度一定要大于相邻上部楼层的侧向刚度，其数值是二倍。需要注意的是，这里提到的地下室结构楼层侧向上的刚度主要是指结构自身的刚度，而不考虑地基土是否对地下室的外墙产生约束力。

　　第二，在设计过程中，可选用现浇梁板，其楼板的厚度应当大于18厘米，混凝土的强度等级应大于C30，而且应当采用双层、双向式的配筋方式，每一层或每个方向上的配筋率应当大于0.25%。相对于梁板结构而言，一般情况下无梁楼盖的结构平面外部刚度比较小，实际施工过程中很难符合刚性楼板的假定要求，因此设计时可选用无梁楼盖结构。

　　第三，在设计、计算地下室楼层剪切刚度比时，地下室整体刚度和塔楼总体刚度比应当满足一定的要求，且每栋楼周边向外应当扩出与地下室的高度相等的水平长度。地下室的剪切刚度应当与相邻的上部结构剪切刚度比保持一个合理的数值，通常情况下该比值不应当小于1.5。

　　第四，单层的地下室可选择基础底板充当结构嵌固端，这样可以充分的利用基础无限刚的假定，同时也为第一层楼面的造型设计创造了条件。即便是第一层楼面存在着大开洞、选无梁楼盖等现象，也不会影响其设计计算的准确性。

　　二、高层建筑结构抗震墙加强部位高度的设计

　　据我国《建筑抗震设计规范》之规定，对于那些有抗震设防要求，且设有抗震墙的高层建筑而言，抗震墙的底部一般都要求设底部加强区，目的在于在加强区的范围之内可采取增加边缘构件箍筋、墙体横向钢筋等抗震加固措施，以避免剪切破坏，从而提高高层建筑结构自身的抗震能力。在具体的设计过程中，应当严格遵守以下规定：1、对于框支抗震墙结构的抗震墙，在框支层及上两层与落地抗震墙的总高度八分之一，二者取数值较大者;2、对于有带大底盘高层建筑或者存在着裙房和主楼相连的高层建筑而言，应当取地下室顶板以上抗震墙总高度的八分之一，并向下延伸至地下一层;3、对于其它结构的抗震墙而言，抗震墙的总高度八分之一与底部两层的高度，取较大者。

　　在实际的结构设计过程中，要注意部分框支抗震墙结构以及大底抗震墙底部的加强部位高度，《抗震规范》中也规定了不要超过15米的要求。当高层建筑底部大空间的层数比较多或者大底盘的高度比较大时，会出现与其它控制条件产生矛盾的现象，这与我国《高层建筑混凝土技术规程》之规定也不尽相符，因此逼仄建议在设计过程中不应受到15米要求的限制。此外，有关高层建筑抗震墙的高度具体数值，在《抗震规范》中并咩有明确的予以规定，因此设计过程中对此很难把握。考虑到回填土可能对高层建筑地下室结构产生一定的约束作用，笔者建议以建筑结构的高度来代替抗震墙的高度，进而确定底部加强部位的高度。

　　三、高层建筑地下室抗震等级设计

　　1、若高层建筑地下室是大底盘且有多个独立的塔楼时，那么地下一层的高层部分与受高层影响范围内的抗震等级应当与高层底部结构的抗震等级相对应。

　　当地下室受高层部分的影响范围超过了一定的范围，且具体的规范尚未确之定前，地下室抗震等级的设计可按照整个建筑工程的具体情况进行考虑，可以取1倍于主楼对应的尺寸与基础的埋深值之数值较大者。

　　2、如果高层建筑地下室的顶板被作为上部结构的嵌固端时，那么地下一层结构的抗震等级应当与上部的结构基本相同，而地下一层之下的抗震等级可逐渐地降低等级。对于丙类高层建筑而言，六、七度时应当高于四级、八度时应当高于三级、九度时应当高于二级;对于重点设的乙类高层建筑而言，六度时应高于四级、七度时应高于三级、八度时应高于二级，九度时应对其进行专门的研究。对于没有上部结构的地下室而言，可根据具体的情况设计三级、四级等，除九度外，其他的上部结构范围较大的地下室可采用三至四级。

　　3、如果高层建筑的地下室难以作为其上部结构嵌固端，且需要嵌固设置在地下其它的楼层时，嵌固部位所处的楼层及与地面以上结构相对应部分的抗震等级，应当与地上结构的抗震等级相符。至于嵌固部位以下的部分，可按照上述(2)中的论述进行设计。

　　结语：总而言之，高层建筑地下室的结构设计是一个非常复杂的工作，同时也关系着高层建筑的安全性与稳定性，对于实现资源节约和经济社会效益具有重大的意义。面对实际设计工作中存在的问题，只有从实际出发，把握住重要部位的设计要点和设计重点，才能真正做到经济与技术同步。

　　参考文献：

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