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1、上部结构与地下室共同工作及上部结构与地下室共同工作及 地下室设计、人防设计地下室设计、人防设计 黄吉锋黄吉锋 中国建筑科学研究院软件所中国建筑科学研究院软件所1.1.上部结构与地下室共同工作上部结构与地下室共同工作1.1 1.1 1.1 1.1 规范有关规定规范有关规定1 1.2 .2 .2 .2 分析模型分析模型1 1.3 .3 .3 .3 风、地震、恒活荷载作用计算风、地震、恒活荷载作用计算 1 1.4 .4 .4 .4 地下室抗震设计地下室抗震设计1 1.5 .5 .5 .5 地下室外墙平面外设计地下室外墙平面外设计1 1.6 .6 .6 .6 地下室人防设计地下室人防设计1.1 1.1
2、 有地下室结构的特点有地下室结构的特点v上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共同的位移场，相互协调变形；同的位移场，相互协调变形；v地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。v地下室楼层刚度通常较大地下室楼层刚度通常较大规范有关规定：嵌固部位如何定？规范有关规定：嵌固部位如何定？何为嵌固部位？何为嵌固部位？-能约束结构水平位移和整体扭转的能约束结构水平位移和整体扭转的 部位，称为嵌固部位。部位，称为嵌固部位。抗震规范抗震规范第第条、条、高规高规第第条条都规定，当地下室顶都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地
3、下室结构的楼层侧向刚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度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2 2倍。倍。 高规高规的的“宣贯培训材料宣贯培训材料”（P5-12P5-12）建议：建议：当刚度当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，有条件可比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，有条件可增加地下室楼层的侧向刚度，或者将主体结构的嵌固部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。位下移至符合要求的部位。地下室侧向刚度比计算：确定嵌固部位地下室侧向刚度比计算：确定嵌固部位高规高规的的“宣贯培训材料宣贯培训材料”（P5-
4、12P5-12）建议：建议：方法方法1 1：按：按抗震规范抗震规范的楼层剪力与层间位的楼层剪力与层间位 移比计算移比计算方法方法2 2：按：按高规高规附录附录E E的剪切刚度比计算的剪切刚度比计算抗震规范抗震规范第第条文说明条文说明中建议：中建议：当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切刚度比估算。刚度比估算。1.2 1.2 分析模型分析模型v简化的分离模型：简化的分离模型：将上部结构与地下室分裂开，分别设计计算将上部结构与地下室分裂开，分别设计计算按规范确定按规范确定嵌固层嵌固层作为二者分界作为二者分界v共同工作分析共同工作分析将上部结构与地下室作为一个整
5、体，考虑共将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共同作用，采用如下两种方式之一来考虑同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下地下室外回填土对结构的约束作用。室外回填土对结构的约束作用。方法方法1 1：嵌固地下室的水平位移嵌固地下室的水平位移(-K(-K法法) )方法方法2 2：对地下室部分施加弹簧约束（对地下室部分施加弹簧约束（K K法）法）满足层刚度要求的简化满足层刚度要求的简化单边有回填土的简化单边有回填土的简化分析模型分析模型v共同工作分析共同工作分析通过对地下室部分施通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑加弹簧约束，考虑地地下室外的回填土对结下室外的回填土对结构有一定的约束作用。构有一定的约束
6、作用。-K:1-K-K:1-K层近似嵌固层近似嵌固K:K:地下室外加地下室外加k k倍对角倍对角 刚度刚度1.3 1.3 风、地震、恒活荷载作用计算风、地震、恒活荷载作用计算v风荷载计算地下室部分的基本风压取为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点；结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）受地下室外的回填土约束。 地下室对风荷载计算的影响地下室顶板地震作用计算地震作用计算v结构在地震作用下的反应（周期、振型、位移、内力）受地下室外的回填土约束；v由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收；v执行抗规(5.2.5)控制结构的“最小剪重比
7、”时，地下室部分也考虑在内。v考虑回填土约束时，地下室地震作用减小，但并非没有！地下室对总地震作用的影响A. 若地下室约束刚度比填零，则对总地震作用无影响B. 若地下室约束刚度比大于零，则根据约束强弱调整地震作用，约束越强，地下室地震作用考虑越少，约束非常大时，相当于不考虑地下室地震作用C. 若地下室约束刚度填负整数M, 则对底部M层地下室的水平位移和扭转角作完全嵌固，从而也就完全不考虑底部M层的地震作用（M=MBASE）地下室顶板ABC不同地下室侧向约束刚度比下的地震作用示意恒活荷载作用计算恒活荷载作用计算v正确理解(-K法)嵌固的含义（水平嵌固；竖向可变形）v地下室部分竖向构件的轴向变形和
8、转动会导致上部结构恒活作用内力的重分布。v对于一般规则结构，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用影响很小。v对于不规则结构，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响，在计算中由程序自动反映这一特点。1.4 1.4 地下室抗震设计地下室抗震设计v地下室的抗震等级（抗震规范第抗震规范第条）条）当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。更低等级。地下室无上部结构的部分，可根据具体情况采地下室无
9、上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。用三级或更低等级。地下室抗震设计地下室抗震设计v构造要求（抗震规范第抗震规范第条）条）v地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。v地上一层框架结构柱和抗震墙墙底截面的设计弯矩值应符合、 、 条规定。条规定。v位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。地下室抗震设计地下室抗震设计v有关调整底层柱、墙内力的调整底层柱、墙内力的调整 A A 在在.0.0标高处标高处 B B 结构最底部结构最底部 框支柱的地震力调整框支柱的地震力调整剪力墙底部
10、加强区剪力墙底部加强区剪力墙底部加强区A. 现在的版本中，地下室是否作为剪力墙底部加强区由剪力墙底部加强区起算层号决定B. 地下室以上底部加强区的范围按照高规决定 带框支层的结构：12345加强区起算层号为3层，则加强区范围为3，4，5层1.5 1.5 地下室外墙平面外设计地下室外墙平面外设计v恒活荷载作用结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩v面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩v配筋设计按压弯构件进行配筋计算1.6 1.6 地下室人防设计地下室人防设计v人防荷载计算的输入参数人防荷载计算的输入参数v地下室层数与人防地下室层数地下室层数与人防地下室层数v考虑了哪些构件的人防设计考虑了哪些构件的人防设计v人防作用效应分析模型人防作用效应分析模型v人防作用效应组合人防作用效应组合v地下室外墙的平面外设计地下室外墙的平面外设计v地下室构件的人防设计地下室构件的人防设计 部分地下室人防设计；部分地下室人防设计；门框墙；门框墙； 地下室顶板的配筋计算在地下室顶板的配筋计算在SLABCADSLABCAD中；中；地下室底板配筋计算；地下室底板配筋计算；传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。暂未考虑的因素暂未考虑的因素
