盈建科专题12地下室计算

地下室计算

一、地下室和上部结构整体建模共同计算

一般应将地下室和其上的上部结构各层共同建立完整的计算模型进行计算分析。上部结构和地下室组成一个受力体系，具有共同的位移场，相互协调变形。共同作用分析可以较准确地得到上部结构对地下室变形的影响，同样也可以较准确地反映地下室结构的变形对上部结构的影响。一般情况下地下室都有侧土约束，因此需要考虑地下室回填土侧向约束对整体结构水平位移的影响。另外，规范对于地下室的很多要求、地下室本身的计算等常需要在整体模型中得到体现。

二、地下室的计算参数

将地下室建入整体模型后，需要在计算参数的几处设置地下室相关的参数：一是在结构总体信息页中设置地下室层数、嵌固端所在层号等；二是在地下室信息页填写地下室回填土的侧向约束、侧向水土压力等地下室相关参数。

1、结构总体信息页

嵌固端所在层号一般和地下室层数相同。但是当地下一层的刚度不够大、不能起到嵌固作用时，可能比地下室层数小。嵌固端所在层号影响底层柱内力调整、嵌固层梁柱配筋调整、刚重比计算等。

在楼层组装时，应正确输入地下室各层的底标高。软件可根据用户输入的地下室层数，给出每层的层名称，如地下1层、地下2层等。这些信息的输入还有助于基础部分的设计。

2、计算控制信息页

这里设置有选项“地下室是否按照刚性楼板假定计算”，软件隐含将地下室部分的各层按照强制刚性板假定计算。

有的地下室结构不适合按照强制刚性板假定计算，如板柱结构的地下室层，若计算时不能考虑楼板的面外刚度，计算模型与实际不符。此时可将这样的楼层设置为弹性楼板3，并在此处的选项中取消对地下室按照强制刚性板假定计算。

3、地下室信息页

如图3.6.1，这是有关地下室计算的重要参数，主要填写“土层水平抗力系数的比例系数（m值）。

m值可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）表5.7.5中取值。同时软件在对话框中给出m值的常见取值范围。

地下室部分特殊的荷载就是地下室外墙的侧向土、水压力。软件假定侧土压力沿地下室外墙高度方向线性分布。在计算参数的地下室部分输入土、水压力参数。

地下室外墙由软件自动判断，并可由用户补充修改。软件根据定义的侧向土、水压力计算地下室外墙的平面外弯矩。

图3.6.1地下室信息

三、水平荷载的作用

计算软件假定地震加速度作用位置在模型最底部，根据振型分解反应谱法，将地震加速度的作用等效成作用在包括地下室结构的各层楼面处的地震力。

地下室各层地震反应力的大小与地下室的侧向约束相关。当地下室侧向约束越大，地下

室结构的水平位移变小，因此地震反应力也会越小，如图3.6.2所示。

地震力随地下室侧向约束增大变化规律风荷载的作用

（与侧向约束无关）

图3.6.2地下室侧向约束对地震力的影响

对于风荷载的计算，软件自动考虑：1、地下室部分的基本风压为零；2、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），也受地下室回填土侧向约束大小的影响。

以图3.6.3所示带5层地下室工程为例，从各层地震力图和各层风荷载图可见带地下室

结构的地震力和风荷载分布特点，如图3.6.4所示。

图3.6.3带5层地下室工程实例

图3.6.4水平荷载下楼层外力

四、回填土对地下室侧向约束的计算

回填土对地下室侧向约束的大小与基坑开挖方式、地下室外侧土质、室外地坪上的荷载等因素相关。

软件采用“土层水平抗力系数的比例系数（m值）”来考虑回填土对地下室的侧向约束，

如图3.6.5所示。m值可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）表5.7.5中灌注桩类型的m

取值。m的取值范围一般在2.5~100之间，在少数情况的中密、密实的沙砾、碎石类土取值可达100~300。该附加刚度与地下室结构刚度无关，而与土的性质有关，便于用户填写掌握。

用m值求出的地下室侧向刚度约束呈三角形分布，在地下室顶层处为0，并随深度增加而增加。

当用户认为回填土对地下室完全嵌固时，可填入一个负数“-m”，（m小于或等于地下室层数），如某模型有3层地下室，且填入-3，则3层地下室的水平向位移和绕竖轴转角为零，达到侧向嵌固的目的。

图3.6.5土层水平抗力系数的比例系数（m值）

要区分的是，这里的嵌固只限制地下室的水平自由度和绕竖轴的扭转自由度，对其他三个自由度没有限制。

对侧向非完全嵌固的情况，可输入一个正的m值。软件对回填土的侧向约束用附加在地下室的侧向刚度来表示。当约束越大，附加的刚度也越大，结构变形越小。

五、地下室各层地震剪力图可能没有反映地下室侧向约束影响

仍以上面带5层地下室工程为例，图3.6.6是各层地震剪力图。可见地下室各层的地震剪力从上至下逐渐增大，表现与上部结构相同。从该图可以看出它没有在层地震剪力中扣除地下室受到周边土侧向约束而产生的弹簧反力，因为在土的约束下地下室各层剪力应逐渐减小，越往下，土的约束越大，减少幅度越大。

图3.6.6没有扣除侧土约束产生的弹簧反力

图3.6.7按竖向构件内力统计层水平荷载剪力

可在【计算参数】的【设计信息】勾选参数“按竖向构件内力统计层水平荷载剪力”，如图3.6.7所示，再进行计算后，得到的各层的地震剪力图如图3.6.8所示。该图中地下室各层的地震剪力往下逐层减少，该图可以反映出地下室侧土约束的效果。

图3.6.8扣除了侧土约束产生的弹簧反力

六、地下室抗震设计

1、地下室抗震等级

《抗震规范》6.1.3条：“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，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。”

在《抗震规范》6.1.3条的条文说明中写道：关于地下室的抗震等级。。。。地面以下