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【摘 要】由于社会的不断发展与进步，我们越来越重视关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用。在施工过程中我们会遇到各式各样的问题，因此，我们要在完成进度的基础上保证质量。
【关键词】高层建筑结构地下室嵌固思考
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一.前言
城市土地资源紧缺，建筑及城市交通逐渐向地下发展。然而，建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。
由于高层建筑是一个完整承载力体系，主要由上部结构和地下室两部分组成，两者在同一个位移场，之间互相协调变形。结构一定程度受到地下室外的回填土的约束作用，仅受到水平位移约束，并没有对竖向位移和竖向转动限制。由于这些原因，在进行在高层建筑设计时，分析计算结构分析之前一定首先明确结构嵌固端的所处位置，因为它除了对结构中某些构件内力分配的准确性具有直接作用，还对结构产生侧移的真实性具和结构局部的经济性具有很大影响。
地下室嵌固作用的意义随着我国经济发展和城市化水平的提高，日益紧缺的土地资源再加上建筑功能和结构抗力方面的需要促使建筑物不断向地上和地下扩展，使得设有地下商场、停车库及人防工程等带地下室的高层结构得到迅速发展。由于带地下室高层结构嵌固端的位置与地基约束作用有关，因此合理考虑地基回填土的约束作用对于保证计算结果的准确性具有重要意义。高层建筑往往是一个由上部结构和地下室组成的完整承载力体系，具有共同的位移场,相互协调变形。地下室外的回填土对结构有一定的约束作用,仅约束水平位移，而对竖向位移和竖向转动不限制。由于这些问题，则在高层建筑设计中进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性以及结构局部的经济性。在高层结构分析时，假定地下室顶板或底板嵌固端给计算结果带来的误差，会造成浪费或致计算结果偏于不安全。假定室外地坪为固端时，若实际地基回填土的约束作用非常弱，能导致实际的侧移远大于计箅值，使设计结果于不安全。假定地下室底板为嵌固端，且不考虑地基回填土的约束作用，计算结果虽然偏于安全的，但如果误差过大，会造成无谓的浪费。通过理论研究，带地下室的高层建筑抗震设计应考虑上部结构、基础和地基的共同工作。研究结果表明，在地震作用下地基回填土与地下室的相互作用会减小结构的侧移；在用有限元软件对震动台试验进行建模时，采用非线性弹簧单元来模拟地基回填土的水平约束作用，得到的计算结果与试验结果符合较好。地下室对上部结构嵌固作用的主要分析方法在结构设计中对地下室的高层建筑计算模型主要有以下几个核心问题：如何合理考虑地下室的刚度；如何正确反映回填土对地下室的约束； 如何考虑基础的作用。目前在上部结构的设计中不直接考虑基础的影响。一般是假定在基础面上约束或者在施工模拟荷载时近似考虑。为了合理考虑地下室的刚度一般都是把地下室和上部结构一起建模。对于回填土对地下室的约束的分析方法近几年理论研究比较多，已取得一定的研究成果，主要有嵌固水平位移法和弹簧刚度法。
对上部结构嵌固作用的主要分析方法在结构设计中，带地下室的高层建筑计算模型主要有以下三个核心问题：一是如何合理考虑地下室的刚度；二是如何正确反映回填土对地下室的约束；三是如何考虑基础的作用。目前在上部结构的设计中不直接考虑基础的影响，一般是假定在基础面上约束，或者在施工模拟荷载时近似考虑。为了合理考虑地下室的刚度，一般都是把地下室和上部结构一起建模。对于回填土对地下室的约束的分析方法，近几年理论研究比较多，已取得一定的研究成果，主要有嵌固水平位移法和弹簧刚度法。1. 嵌固水平位移法嵌固水平位移法即通过考虑地下室水平位移的侧向嵌固来考虑回填土的约束作用。主要涉及到地下室结构与相邻上部结构楼层的侧向刚度比。侧向刚度的计算主要有三种方法：2. 地震剪力与地震层间位移比地震剪力与地震层间位移比u是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩M产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。3. 剪弯刚度剪弯刚度本质上就是单位力作用下的层间位移角，所以其刚度比也就是层间位移角之比。它虽然能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没并有考虑上下层对本层的约束。4. 剪切刚度剪切刚度的计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高相关。剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。5. 弹簧刚度法弹簧刚度法的计算模型是将上部结构与地下室作为一个整体考虑，嵌固端选取在基础底板处，并在每层地下室的楼板处引入水平弹簧刚度，其值的大小反映回填土对地下室约束作用的强弱。设计人员运用该种方法时需要确定水平弹簧刚度的具体取值，这是十分困难的，很难确定回填土对地下室约束作用的具体大小。在SATWE软件中，没有直接要求用户输入水平弹簧刚度的真实数值，而是间接地要求输入回填土对地下室约束作用的相对（弹簧）刚度比，其含义是回填土的约束刚度与地下室本身抗侧移刚度的比值。若取相对刚度比为零，则表示不考虑回填土的约束刚度；若取相对刚度比为5.0或更大，则计算结果与嵌固各层地下室顶板水平位移效果一致。这是两个极端情况，工程实际情况应该介于这两种情况之间，为确定相对刚度比的合理取值范围，研究者对许多工程进行了对比分析，分析经验表明，对于一般工程，取相对刚度比在2.0到4.0之间变化比较合适。
结构软件对地下室结构的处理方法在实际工作中，常常用到SATWE有限元软件计算分析结构，主要采取以下三种方法处理嵌固端的选取问题：1.把地下室底板作为嵌固端，取0为相对刚度比，这种方法未考虑到地下土体对地下室的侧面嵌固作用，使结构计算高度增加，计算模型和实际情况之间有所误差，通常都不采用。2.把地下室底板作为嵌固端，取相对刚度比在2～4之间，通常取3这种方法一定程度上考虑到地下室外的土压力，但是因为土对地下室的约束作用的影响因素非常复杂，很难确定具体约束作用的大小，尽管这种方法不够精确，但是与前一种方法相比稍好，也是现阶段工程界应用最多的方法之一。3.取地下室嵌固端在地下室顶板处，分开计算地下室结构与上部结构，或者进行整体计算，然而相对刚度比取5或者更大這种方法，地下室相对于水平位移和竖向位移完全被嵌固，造成结构的刚度有所增加，从而与实际情况出现差别。五．结束语
对地下室结构抗侧刚度和构造措施等满足相关规范要求的高层建筑结构，在简化分析与结构设计时，要将地下室顶板作为上部结构的嵌固端，且上部结构底端的约束应考虑为简支端与转动弹簧组合的约束模式，弹簧的转动刚度应按照地下室相连构件的刚度确定。此方法建立的计算模型与实际约束条件较为吻合，能够较为真实地反映地下室。
参考文献：
[1] 胡文湛：浅谈高层建筑结构分析与设计，《江西建材》，2006.1.
[2] 易小军．高层建筑施工技术的探讨[J]．科技资讯，2009，（11）.
[3］ 吕洪峰：《高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考》，《科技创新与应用》， 2012年09期.
[4］ 田磊 刘淑华 刘胜光：《高层结构中地下室的嵌固作用探讨》，《科技致富向导》， 2011年27期.
[5］ 杨培生：《谈对高层建筑嵌固端的选取及地下室抗震等级的确定》，《工程建设与设计》2011年第51期.
【关键词】高层建筑结构地下室嵌固思考
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一.前言
城市土地资源紧缺，建筑及城市交通逐渐向地下发展。然而，建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。
由于高层建筑是一个完整承载力体系，主要由上部结构和地下室两部分组成，两者在同一个位移场，之间互相协调变形。结构一定程度受到地下室外的回填土的约束作用，仅受到水平位移约束，并没有对竖向位移和竖向转动限制。由于这些原因，在进行在高层建筑设计时，分析计算结构分析之前一定首先明确结构嵌固端的所处位置，因为它除了对结构中某些构件内力分配的准确性具有直接作用，还对结构产生侧移的真实性具和结构局部的经济性具有很大影响。
地下室嵌固作用的意义随着我国经济发展和城市化水平的提高，日益紧缺的土地资源再加上建筑功能和结构抗力方面的需要促使建筑物不断向地上和地下扩展，使得设有地下商场、停车库及人防工程等带地下室的高层结构得到迅速发展。由于带地下室高层结构嵌固端的位置与地基约束作用有关，因此合理考虑地基回填土的约束作用对于保证计算结果的准确性具有重要意义。高层建筑往往是一个由上部结构和地下室组成的完整承载力体系，具有共同的位移场,相互协调变形。地下室外的回填土对结构有一定的约束作用,仅约束水平位移，而对竖向位移和竖向转动不限制。由于这些问题，则在高层建筑设计中进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性以及结构局部的经济性。在高层结构分析时，假定地下室顶板或底板嵌固端给计算结果带来的误差，会造成浪费或致计算结果偏于不安全。假定室外地坪为固端时，若实际地基回填土的约束作用非常弱，能导致实际的侧移远大于计箅值，使设计结果于不安全。假定地下室底板为嵌固端，且不考虑地基回填土的约束作用，计算结果虽然偏于安全的，但如果误差过大，会造成无谓的浪费。通过理论研究，带地下室的高层建筑抗震设计应考虑上部结构、基础和地基的共同工作。研究结果表明，在地震作用下地基回填土与地下室的相互作用会减小结构的侧移；在用有限元软件对震动台试验进行建模时，采用非线性弹簧单元来模拟地基回填土的水平约束作用，得到的计算结果与试验结果符合较好。地下室对上部结构嵌固作用的主要分析方法在结构设计中对地下室的高层建筑计算模型主要有以下几个核心问题：如何合理考虑地下室的刚度；如何正确反映回填土对地下室的约束； 如何考虑基础的作用。目前在上部结构的设计中不直接考虑基础的影响。一般是假定在基础面上约束或者在施工模拟荷载时近似考虑。为了合理考虑地下室的刚度一般都是把地下室和上部结构一起建模。对于回填土对地下室的约束的分析方法近几年理论研究比较多，已取得一定的研究成果，主要有嵌固水平位移法和弹簧刚度法。
对上部结构嵌固作用的主要分析方法在结构设计中，带地下室的高层建筑计算模型主要有以下三个核心问题：一是如何合理考虑地下室的刚度；二是如何正确反映回填土对地下室的约束；三是如何考虑基础的作用。目前在上部结构的设计中不直接考虑基础的影响，一般是假定在基础面上约束，或者在施工模拟荷载时近似考虑。为了合理考虑地下室的刚度，一般都是把地下室和上部结构一起建模。对于回填土对地下室的约束的分析方法，近几年理论研究比较多，已取得一定的研究成果，主要有嵌固水平位移法和弹簧刚度法。1. 嵌固水平位移法嵌固水平位移法即通过考虑地下室水平位移的侧向嵌固来考虑回填土的约束作用。主要涉及到地下室结构与相邻上部结构楼层的侧向刚度比。侧向刚度的计算主要有三种方法：2. 地震剪力与地震层间位移比地震剪力与地震层间位移比u是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩M产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。3. 剪弯刚度剪弯刚度本质上就是单位力作用下的层间位移角，所以其刚度比也就是层间位移角之比。它虽然能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没并有考虑上下层对本层的约束。4. 剪切刚度剪切刚度的计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高相关。剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。5. 弹簧刚度法弹簧刚度法的计算模型是将上部结构与地下室作为一个整体考虑，嵌固端选取在基础底板处，并在每层地下室的楼板处引入水平弹簧刚度，其值的大小反映回填土对地下室约束作用的强弱。设计人员运用该种方法时需要确定水平弹簧刚度的具体取值，这是十分困难的，很难确定回填土对地下室约束作用的具体大小。在SATWE软件中，没有直接要求用户输入水平弹簧刚度的真实数值，而是间接地要求输入回填土对地下室约束作用的相对（弹簧）刚度比，其含义是回填土的约束刚度与地下室本身抗侧移刚度的比值。若取相对刚度比为零，则表示不考虑回填土的约束刚度；若取相对刚度比为5.0或更大，则计算结果与嵌固各层地下室顶板水平位移效果一致。这是两个极端情况，工程实际情况应该介于这两种情况之间，为确定相对刚度比的合理取值范围，研究者对许多工程进行了对比分析，分析经验表明，对于一般工程，取相对刚度比在2.0到4.0之间变化比较合适。
结构软件对地下室结构的处理方法在实际工作中，常常用到SATWE有限元软件计算分析结构，主要采取以下三种方法处理嵌固端的选取问题：1.把地下室底板作为嵌固端，取0为相对刚度比，这种方法未考虑到地下土体对地下室的侧面嵌固作用，使结构计算高度增加，计算模型和实际情况之间有所误差，通常都不采用。2.把地下室底板作为嵌固端，取相对刚度比在2～4之间，通常取3这种方法一定程度上考虑到地下室外的土压力，但是因为土对地下室的约束作用的影响因素非常复杂，很难确定具体约束作用的大小，尽管这种方法不够精确，但是与前一种方法相比稍好，也是现阶段工程界应用最多的方法之一。3.取地下室嵌固端在地下室顶板处，分开计算地下室结构与上部结构，或者进行整体计算，然而相对刚度比取5或者更大這种方法，地下室相对于水平位移和竖向位移完全被嵌固，造成结构的刚度有所增加，从而与实际情况出现差别。五．结束语
对地下室结构抗侧刚度和构造措施等满足相关规范要求的高层建筑结构，在简化分析与结构设计时，要将地下室顶板作为上部结构的嵌固端，且上部结构底端的约束应考虑为简支端与转动弹簧组合的约束模式，弹簧的转动刚度应按照地下室相连构件的刚度确定。此方法建立的计算模型与实际约束条件较为吻合，能够较为真实地反映地下室。
参考文献：
[1] 胡文湛：浅谈高层建筑结构分析与设计，《江西建材》，2006.1.
[2] 易小军．高层建筑施工技术的探讨[J]．科技资讯，2009，（11）.
[3］ 吕洪峰：《高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考》，《科技创新与应用》， 2012年09期.
[4］ 田磊 刘淑华 刘胜光：《高层结构中地下室的嵌固作用探讨》，《科技致富向导》， 2011年27期.
[5］ 杨培生：《谈对高层建筑嵌固端的选取及地下室抗震等级的确定》，《工程建设与设计》2011年第51期.