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关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用思考 　　[摘要] 带地下室的高层建筑结构在设计、分析时通常简化考虑上部结构、地下室和回填土的相互作用。地下室结构的抗侧刚度及构造等满足我国抗震规范要求时，地下室顶板可作为上部结构的嵌固端。该文分析了地下室对上层结构的嵌固作用以及在高层建筑中的意义。 　　[关键词] 高层建筑；结构设计；地下室；嵌固 　　 　　 引言 　　改革开放以来，随着我国经济的快速发展和城市化水平的迅速提高，各种功能的高层及超高层建筑如雨后春笋般在神州大地拔地而起。由于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，高层建筑对土地资源的集约化利用效益日渐凸显使得设有地下商场、停车库及人防工程等带地下室的高层结构得到广泛应用，这对人均耕地十分匮乏的我国来说具有重要的现实意义。出于地基承载力和结构稳定等多方面的考虑，多数高层建筑均带有一定层数和深度的地下室。 　　 　　一、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???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： 　　1 如何合理考虑地下室的刚度； 　　2 如何正确反映回填土对地下室的约束； 　　3 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。 　　 　　 二、嵌固端的选取及相关问题 　　 高层建筑结构嵌固端的确定对结构计算结果的真实性和准确性有很大的影响，选取结构嵌固端是结构设计中的一个重要环节。关于高层建筑结构嵌固端的选择进行了探讨，并引伸出若干值得思考及解决的相关问题。 　　 1.引言高层建筑在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，而嵌固端的选取却面临着各种不同情况，如不设地下室但基础埋深较大；设有地下室但其层数或多或少，且基础形式不同等。根据以上情况正确选取其结构嵌固端，是高层建筑结构计算模式中的一个重要假定，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。 　　2．高层建筑的结构嵌固端通常是选择在地面标高处，但地面标高处要真正成为结构嵌固端是有条件的，而且在输入首层计算高度时还有许多讲究。(1)地下室顶板标高与室外地坪的高差不能太大，极端的情况如半地下室则首层楼面一般不能成为结构嵌固端，除非其高差仅为1―3级台阶高度时才可能考虑； (2)地下室顶板结构应为梁板体系(即不可设计成无梁楼盖)，且该层楼面不得留有大孔洞，楼面框架梁的抗弯刚度要足够大，楼板也要有相当厚度；(3)地下室侧壁要有良好的侧限，即必须与“地表”有良好的接壤，上述半地下室顶板不能成为结构嵌固端的原因就是不满足此条件。 　　3.与嵌固端相关的技术问题结构嵌固端的形成或者说上部结构对嵌固端的要求，在工程设计中还可引伸出若干相关的技术问题及其正确的设计方法。在研究探讨高层建筑的结构嵌固端时，必然牵涉到其基础埋深问题，高层建筑基础要具有一定的埋置深度