1、    帶大地下室的多塔樓建筑結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)計(jì)    查旭摘 要：目前大多數(shù)建筑工程都設(shè)計(jì)有地下室，大部分地下室上部都設(shè)計(jì)有多棟塔樓，部分 位于坡地上的建筑地下室各邊填埋深度差異較大，大體量的建筑連成一片形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 體，如何把復(fù)雜的技術(shù)問題簡(jiǎn)單化，進(jìn)行安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析是一個(gè)值得認(rèn)真 思考的問題。本文根據(jù)筆者多個(gè)工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)的 判別，結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)計(jì)等做了一些總結(jié)，與各位同行一起探討學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞：地下室；大底盤；塔樓；上部結(jié)構(gòu)；嵌固端隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量人口涌入大城市，城鎮(zhèn)化建設(shè)快速推進(jìn)，城市建設(shè)

2、用地 愈發(fā)緊張，城市建筑只能盡量向高空發(fā)展，并充分利用地下空間。城鎮(zhèn)市區(qū)高層建筑隨處可 見，對(duì)地下空間的利用也越來(lái)越重視，大多數(shù)工程都設(shè)有地下室，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須深度掌 握帶地下室建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析常識(shí)及要點(diǎn)。高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析之前必須首先 判別是否為大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)，要確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置。根據(jù)實(shí)際情況正確選取結(jié)構(gòu) 嵌固端，是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中的一個(gè)重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn) 確性，而且還會(huì)影響結(jié)構(gòu)側(cè)移分析的真實(shí)性，而且關(guān)乎到結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，因此有必要對(duì)結(jié)構(gòu) 嵌固端位置的選取作進(jìn)一步探討。1.大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)的判別實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大底盤上部有多個(gè)塔樓的

3、情況，是否屬于大底盤多塔結(jié)構(gòu)的 復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)該根據(jù)每個(gè)工程的具體情況分析，一般主要分為以下幾個(gè)情況。 （1）當(dāng)大底盤僅為純地下室，地下室頂板可以作為上部塔樓的嵌固端時(shí)，則該工程不屬于 大底盤多塔結(jié)構(gòu)。（2）當(dāng)大底盤為純地下室，但是地下室頂板不能作為上部塔樓結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，可認(rèn)為不 屬于大底盤多塔結(jié)構(gòu)，但應(yīng)按照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程10.6 節(jié)的相關(guān)規(guī)定要求進(jìn) 行包絡(luò)設(shè)計(jì)。（3）當(dāng)?shù)孛嬉陨嫌腥狗颗c多個(gè)塔樓連成一體時(shí)，無(wú)論嵌固端是否在地下室頂板，該工程均 屬于大底盤多塔樓復(fù)雜高層建筑。（4）地面以上裙房只分別與單個(gè)塔樓相連時(shí)，可不考慮其對(duì)其他塔樓的影響，該工程不屬于大底盤多塔復(fù)雜高層建

4、筑，但當(dāng)嵌固端在地下一層地面或以下時(shí)，該工程應(yīng)按照高層建 筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程10.6 節(jié)的相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。2.作為結(jié)構(gòu)嵌固端的條件高層建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端通常選擇在地面標(biāo)高附近，但此地面標(biāo)高處嵌固端樓層應(yīng)該具有 必要的嵌固條件。只有地下室才具備作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的基本條件，上部其他樓層即使?jié)M 足剛度比要求也不能成為其上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，例如大底盤和多塔樓結(jié)構(gòu)的裙房頂?shù)龋荒?作為剛度突變樓層考慮。地下室側(cè)壁應(yīng)該具有良好的側(cè)限，嵌固樓層整體性要好，樓層不得 有大洞口，應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土梁板樓蓋結(jié)構(gòu)。高規(guī)5.3.7 條及其條文說(shuō)明規(guī)定作為嵌固端 樓層的地下一層及相關(guān)范圍與地上一層的等效剪切剛度

5、比不宜小于 2。抗規(guī)6.1.14 條規(guī)定 地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地上一層的側(cè)向剛度不宜大于地下一層及其相關(guān)范圍 側(cè)向剛度的 0.5 倍，且地下室周邊宜有與其頂板相連的抗震墻。該相關(guān)范圍是指從地上結(jié)構(gòu) 周邊向外延伸不超過三跨且不大于 20 米。關(guān)于高規(guī)中地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度比不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 2 倍的規(guī) 定，可以理解為有效數(shù)字滿足 2 倍，即地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層側(cè)向 剛度的 1.5 倍。目前在多個(gè)省份的地方標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)是按這個(gè)執(zhí)行的。對(duì)于大底盤多塔結(jié)構(gòu)，上部各塔側(cè)向剛度之和與地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足側(cè)移剛度比要求，其 中每一棟單塔與其相關(guān)范圍內(nèi)的地下室結(jié)

6、構(gòu)也必須滿足側(cè)向剛度比要求。確定結(jié)構(gòu)嵌固時(shí)所采用的結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度指的是結(jié)構(gòu)自身的剛度，高規(guī)5.3.7 條及 其條文說(shuō)明已明確指出按照附錄 e.1 條等效剪切剛度公式計(jì)算結(jié)構(gòu)嵌固側(cè)向剛度比，即在確 定上部結(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，樓層側(cè)向剛度比的計(jì)算中不考慮土對(duì)地下室外墻的約束作用。由于整體結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作中，土體對(duì)地下室外墻有很大的約束作用， 因此地下室頂板處 對(duì)上部結(jié)構(gòu)的嵌固作用是客觀存在的；是否能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，考察的只不過是這種 嵌固作用的強(qiáng)弱問題；因而無(wú)論地下室頂板是否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中均應(yīng)該 考慮地下室頂板處實(shí)際存在的嵌固作用，采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施。故在嵌固端位置確定后的結(jié) 構(gòu)

7、設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮地下室外圍填土對(duì)地下室剛度的貢獻(xiàn)，并進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。3.上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的確定根據(jù)前述結(jié)構(gòu)嵌固端的條件要求，要確定上部結(jié)構(gòu)嵌固位置，首先得計(jì)算結(jié)構(gòu)的剛度比。結(jié)構(gòu)剛度有側(cè)移剛度、等效側(cè)移剛度、地震剪力與地震層間位移比、剪切剛度、等效剪切剛 度等多種。計(jì)算結(jié)構(gòu)嵌固剛度比一般采用地震剪力與地震層間位移比的剛度比計(jì)算方法和等 效剪切剛度比，且應(yīng)以等效剪切剛度比作為主要判斷依據(jù)。采用 pkpm、盈建科等結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比確定嵌固端時(shí)，應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)與地下室作為一個(gè)整體考慮，首先假 定結(jié)構(gòu)的嵌固部位在基礎(chǔ)頂面，不考慮回填土對(duì)地下室側(cè)向剛度的貢獻(xiàn)，計(jì)算基礎(chǔ)頂面以上 各層結(jié)構(gòu)自身

8、的樓層側(cè)向剛度比，對(duì)于大底盤和多塔結(jié)構(gòu)計(jì)算側(cè)向剛度時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)范圍的 影響。然后根據(jù)計(jì)算的剛度比值確定上部結(jié)構(gòu)在地下室的嵌固端位置后，再將計(jì)算模型中嵌 固部位調(diào)整到已經(jīng)確定的嵌固部位樓層，同時(shí)考慮回填土對(duì)地下室樓層側(cè)向剛度的影響，進(jìn) 行結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。采用地震剪力與地震層間位移比的剛度比計(jì)算方法時(shí)，應(yīng)將地下 室層數(shù)設(shè)為 0 或者將土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)設(shè)為 0（即不考慮土體的約束作用）。地 震剪力與地震層間位移比的剛度比計(jì)算與結(jié)構(gòu)本身及外界條件都有關(guān)聯(lián)。采用等效剪切剛度 比時(shí)，地下室層數(shù)和土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)可以按照實(shí)際情況填寫。剪切剛度的計(jì)算 僅與建筑結(jié)構(gòu)自身的特性有關(guān)，與外

9、界條件無(wú)關(guān)。對(duì)于帶多層地下室的結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵率翼敯宀荒茏鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，可依次驗(yàn)算地 下二層及以下各層對(duì)上部結(jié)構(gòu)首層的等效剪切剛度比，當(dāng)滿足剛度比大于 2（即大于 1.5）的地下室樓層即可確定為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端位置。對(duì)于帶多層地下室的高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固部位設(shè)在地下室頂板是最經(jīng)濟(jì)的選擇，一般都應(yīng) 該選擇地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，嵌固端取得越降，總的加強(qiáng)范圍就越大，因而結(jié) 構(gòu)的費(fèi)用就越高。4.結(jié)語(yǔ)在帶地下室的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，無(wú)論選擇哪個(gè)部位作為結(jié)構(gòu)的嵌固端，都可以通 過常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，但我們期望的是軟件計(jì)算結(jié)果要能較 為真實(shí)的反映結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況。為了達(dá)到這一目標(biāo)，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)輸入正確的參數(shù)和數(shù)據(jù)相 當(dāng)重要，選取的結(jié)構(gòu)嵌固端所在位置對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的影響也非常大，因此重視結(jié)構(gòu)嵌固端 的位置選取，而且在確定上部結(jié)構(gòu)嵌固端位置后如何保證其能成為真正的嵌固端，還有許多 結(jié)構(gòu)措施需要研究和完善，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不能忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。總之，高層建筑結(jié) 構(gòu)嵌固端設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的力學(xué)分析和工程設(shè)計(jì)問題。現(xiàn)代高層建筑工程龐大，工程 建設(shè)投資巨大，不管是從安全角度還是經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的。結(jié)構(gòu) 嵌固端設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要弄清結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的基本力學(xué)原理，充分了解實(shí)際建筑場(chǎng)地條件，確 定科