浅析高层建筑地下室埋深

浅析高层建筑地下室埋深
1、根据《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》
12.1.8条:
(1)天然地基或复合地基,可取房屋高度的1/15；（2）桩基础,不计桩长,可取房屋高度的1/18
2、根据《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》5.1.3
条是强条：高层建筑基础的埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求.位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求.
5.1.4条:在地震设防区,除岩石地基外,天然地基上的箱形
和筏形基础其基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18.
2、根据广东省高规13.1.7条：6、7度区地下室不少于一
层（常规地下室层高约4m左右‘P280条文说明’）及8度区地下室层数不少于两层时,可不验算基础（包括桩基础）在地震作
用下的水平承载力.
评价：
1、国家规范没有按地震烈度划分埋深,6~9度的埋深都是
1/15或1/18,但是9度的水平地震力是6度的8倍,8度是6度
的4倍,如果在不同的地震区是相同的埋深,那么在低烈度区合适,在高烈度区就不合适,反之在高烈度区合适,在低烈度区就不合适.所以今后在修订国家规范时,要注意这个问题.
2、广东省规范,比国家规范有进步,对地震烈度区进行了划分,对6、7度作为一档,设置一层地下室,对8度区作为一档设置二层地下室,缺点按照高规或者广高规10层及以上或高度大于28米的住宅建筑；高度大于24米的其他建筑是高层建筑,一个在汕头市或者潮州市8度区一个28.5高的住宅需要两层2x4.0米8米左右的地下室,合1/3.56,是不是有点浪费.广东省高规虽然进行了划分,但是其合理性需要在修订规范中考虑.
3、如果不满足以上三个规范的要求,把嵌固端放在基础顶面的情况.
（1）根据《建筑地基基础设计规范》5.1.4条文说明,北京市勘察设计研究院张在明在8度区的试验,当25层建筑物的基础埋深为3.8米（1/17.8）,则稳定安全系数达到1.64,如果该稳定安全系数是按照《建筑地基基础设计规范》6.7.5-2条公式（6.7.5-6）抗倾覆稳定性计算,那么就是不安全的.
B—基础宽度.
F—基底反力的合力
X—非零应力区宽度G—建筑结构上部重力V—建筑上部水平力合力H—建筑物高度
M
ON
—V*2H/3（倾覆力矩）
M
O
—G*B/2（抗倾覆力矩）
零应力区所占基底面积比例公式（B-X）/B=（3M
ON /M
O
-
1）/2.（1）
a、公式（1）当M
O /M
ON
=3时（B-X）/B=0,零应力区所占基
底面积比例为零,即没有零应力区.如果你看看SATWE和其他软件的计算结果中抗倾覆验算,当抗倾覆力矩/倾覆力矩≥3时,零应力区（%）是0,如果当抗倾覆力矩/倾覆力矩<3时零应力区（%）就大于0.
b、公式（1）当M
O /M
ON
=1时（B-X）/B=1,零应力区所占基
底面积比例为1,即全部零应力区.建筑物处于倒塌的零界状态.
c、按照《高层建筑混凝土结构技术规程》12.1.7条和《建筑抗震设计规范》4.2.4条高宽比大于4的高层建筑零应力区所
占基底面积比例小于15%,按照公式（1）计算得M
O /M
ON
=2.31
d、按照张在明的8度区试验公式（1）当M
O /M
ON
=1.64时
（B-X）/B=0.4146,零应力区所占基底面积比例为41.46%,即有41.46%是零应力区.
e、按照《建筑地基基础设计规范》6.7.5-2条公式
（6.7.5-6）抗倾覆稳定性计算的要求：抗倾覆力矩/倾覆力矩
=1.6.（B-X）/B=0.4375,即有43.75%是零应力区.
以上4、5款中1.6或者1.64的安全系数是指要倒塌的安全系数,不是零应力区的安全系数.
零应力区过大对建筑物的危害计算如下：
当按照a情况计算,最大荷载处是平均值的2倍,如果是桩基础,桩的承载力是按照极限承载力的0.5倍取值,也就是说,此时最大荷载处正好达到桩的极限承载力.
当按照b情况计算基础,如果假定地基是刚性,那是在倒塌的边缘,但是地基不是刚性的,当地基压缩变形时,实际楼已经倒塌了.
当按照c情况计算基础,平均承载力由（p）/1变为（p）/（1-0.15）=1.17p,最大边缘处的压力为2*1.17=2.35,2.35>2,即大于桩的极限承载力.建筑物可能发生倾斜.
当按照d情况计算基础,平均承载力（p）/（1-0.4146）
=1.71p,最大边缘处的压力为2*1.71=3.42,3.42>2,即远大于桩的极限承载力.建筑物倾斜很大,也可能倒塌.该情况是在8度区试验的结果,在6、7度区情况会比8度区好,因为没有试验,只能参考判断结果.
当按照e情况计算基础,平均承载力（p）/（1-0.4375）
=1.78p,最大边缘处的压力为2*1.78=3.42,3.56>2,即远大于桩的极限承载力.建筑物倾斜很大,也可能倒塌
按照《建筑地基基础设计规范》附录Q.0.10条单桩竖向极限承载力确定方法.（p）
由图1、图2、图3可以看到不管用那种方法确定的单桩极限承载力,如果单桩压力超过单桩极限承载力,单桩的沉降就会进入陡降段,随着压力的继续增大,由上图曲线就知道结果.
（2）如果把嵌固端放在基础顶面,按广东省规范13.1.7条就需要验算基础（包括桩基础）在地震作用下的水平承载力,按照13.1.7条文说明有地下室承担的水平剪力,现在由桩基承担,就需要验算桩基的水平承载力.
（3）以上a~e的五种情况,只有d情况不知道是不是在大震情况下的试验,e情况是在静力情况下的计算,a、b、c情况都是在多遇地震情况下的情况.
如果把嵌固端放在基础顶面,那么就需要根据《建筑抗震设计规范》第1.0.1条基本的抗震设防目标‘小震不坏,中震可修,大震不倒’的要求,进行大震不倒的计算.可采用弹塑性静力或动力时程分析方法分析.。