高层建筑地下室结构的设计要点分析

1、高层建筑地下室结构的设计要点分析摘要：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；地下室；结构；设计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

2、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。 一、地下室嵌固位置的设计 在进行钢筋混凝土结构的高层建筑结构分析前，需要先将其结构的嵌固端所处的位置进行确定，这一位置的确定，将直接影响到高层建筑在实际受力状态的符合程度和计算模型的实际受力状态符合程度。目前，在大多数的实际工程中，大部分多塔、单塔的高层建筑都会设置有层数较少的裙房和带有面积较大的地下室等，并且裙房很有可能会相互连接形成一个大底盘。根据建筑的抗震相关设计规范的有关规定，高

3、层建筑的地下室，在满足了一定的条件之下，地下室的顶板能够作为高层建筑的上部结构的嵌固端。在进行地下室高层建筑嵌固位置的确定时，需要特别注意以下几点： 第一，地下一层结构的侧向刚度，规范中要求其比例不能小于2，但高层建筑的地下室嵌固部位，在满足一定条件后，其与相临上部结构的侧向刚度比可以为1.48。其中，结构层的侧向刚度可以近似按照等效的剪切刚度来计算： 在公式当中，G1、G0分别是地上一层和地下一层的混凝土剪切模量；A1、A0则分别是地上一层和地下一层的竖向结构的构件的总折算的受剪的面积；Ac是全部柱截面的面积。Aw是沿着计算的方向，地下室范围之内抗震墙的全部有效截面面积；h1、h0则分别表示

4、地上、地下一层的高度。 此外，还应特别注意其中侧向刚度需达到两倍这一要求，这可以将其理解成满足有效数字的2倍，也就是说，地下室结构楼层的侧向刚度应大于或等于相邻的上部楼层的侧向刚度的2倍。同时还应该注意，地下室的结构楼层的侧向刚度是指结构本身的刚度，地下室的外墙约束的作用不在此考虑之内。 第二，需选用现浇梁板的结构，它的楼板厚度不能小于180毫米，混凝土的强度等级应当不低于C30；配筋必须采用双向双层的方式，同时对配筋和楼板的厚度以及楼盖的结构形式要提出详细的要求。而相对于梁板的结构来说，无梁的楼盖结构，其平面外的刚度很小，很难满足刚性楼板的假定基本要求，所以，地下室的顶板，其主楼的范围和与其

5、相连的裙房地下室的顶板相应范围，应当采取浇梁板的结构。没有地上结构地下室顶板的其他位置，可以采取无梁的楼盖结构（图1为大底盘结构的嵌固位置的楼盖体系的要求）。 第三，在计算多塔的大底盘地下室结构的楼层剪切的刚度比时，其地下室整体的刚度和所有的塔楼总体的刚度比要满足上面（1）式之中的刚度比的相应要求，同时，每一栋塔楼的范围之内，地下室的剪切刚度和相邻的上部结构的塔楼剪切刚度的比应当大于1.5。 第四，当建筑的地下室是单层的时候，其结构的嵌固端应为基础底板。这样就能够将基础的“无限刚”的假定充分利用，也能为第一层楼面的造型灵活创造有利的条件，即使有大的改动存在于首层的楼面，或者采取无梁的楼盖，这些

6、都不会对计算的准确性产生影响。但是，当地下室被作为级别较高的抗爆防空的地下室时，它的墙体和顶板一般具备当做结构的嵌固端的刚度，这时，就可以把它当做上部结构的嵌固端来利用。 第五，当嵌固于地下室的顶板无法满足相关要求时，可以按照嵌固于基础的顶部进行设计。而B级高度的高层建筑不应该嵌固于基础的顶部，并且在进行地下室结构设计时，可以不用考虑到地下室结构的水平地震作用的降低系数。 二、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

7、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。 （一）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。 （二）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

8、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。 三、高层建筑地下结构的抗震等级设计 首先，当把地下室的顶板作为上部结构的嵌固端的时候，地下的一层，其抗震的等级应当和上部的结构一样，对于设防类的标准建筑，9度的时候应高于二级，8度的时候应高于三级，6、7度的时候应高于四级。而设防类的重点建筑，9度需专门进行研究，

9、8度需高于二级，7度需高于三级，6度应高于四级。没有上部结构的部分，可以依据实际情况采取三、四级。 其次，若地下室不可以当做上部结构的嵌固端而需嵌固于地下的其他楼层时，实际的嵌固所处的楼层和其之上地下室的楼层的抗震等级，可采取和地上的结构一致的方法。 最后，若地下室是大底盘，而其之上存在多个独立的塔楼的时候，如果嵌固的部位处于地下室的顶板上，地下一层的顶板和受其影响的部分的抗震的等级和高层部分的底部的结构的抗震等级一致。若地下的一层，高层部分的影响范围和规范未能确定之前，其设计要依照建筑工程具体的实际情况，选取一倍的主楼所对应的基础埋深与尺寸的较大值。 参考文献： 【1】陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析.中国高新技