【摘 要】地下室是高層建筑的重要組成部分，是地上結構穩(wěn)定和安全的保證。地下室的埋深可以增加地上結構的剛度，減少結構自震周期和位移，對抗震有利。

【關鍵詞】實埋深；虛埋深；地下室；穩(wěn)定；約束

1 高層建筑的地下室

高層建筑地下室是高層建筑的重要組成部分?？梢哉J為是高層建筑與底盤連接的嵌入式的錨固體，為高層建筑提供結構穩(wěn)定和安全保證。四周回填土的側向約束限制了地下室的變位，進而增加了塔樓結構的剛度，減少了塔樓的自震周期和位移。高層建筑地下室應該有一定的埋深，對抗震有利。日本的研究結果表明，有地下室的建筑上部結構地震反應比無地下室的低20％-30％。隨著地下室層數(shù)和埋深的增加，建筑物的整體剛度增大，自震周期明顯減小，位移減小。地下室的埋深需根據(jù)建筑物的高度、體型、地下室功能、地基土的特點、抗震設防烈度和抗震等級及滿足建筑物穩(wěn)定的側限要求等條件。所以地下室的埋深一般可取H/15-H/18，且宜大于3.0m。

2 地下室的埋深不一致

2.1 單塔樓地下室埋深不一致

圖1 單塔樓的地下室埋深不一致

圖1所示是單塔式高層建筑，由于自然地貌造成了多層地下室的埋深不一致，但其較小埋深d1已滿足了建筑物地上結構穩(wěn)定和安全性的要求。地下室的外側墻與塔樓的邊、角柱整澆一體，由于地下室周圍填土埋深不一致，對地上塔樓結構的影響有差異。埋深較大的部位，由于填土的作用，使地下室的外墻及其相連的邊、角柱增大了剛度，且在地震過程中容易較多的集聚水平力；埋深較小的部位，由于填土作用較小，地下室的外墻及其相連的邊、角的剛度增加較小。由于埋深不同使結構形成剛度的差異，在水平力的作用下，可能引起附加扭轉，而且由于埋深不一致，地下室的各部位的剛度也不均勻，剛度大的部位其上塔樓的邊、角柱約束大，剛度小的部位對其上塔樓的邊、角柱約束小，相當于同層柱的計算長度不一致，造成柱的受力不均勻。若地下室頂面是塔樓豎向構件的設計假設計算固定端，埋深較小的部位可能約束不足，使邊、角柱的預期塑性鉸向下轉移。鑒于上述特點，根據(jù)工程的具體情況采用兩種不同的補救方案：第一方案謂解除不平等約束。地下室周圍填土大部高于或與地下室頂面平，而只有一端(或一個面)低于地下室頂面一層左右，距地下室外墻1-1.5M處作一擋土墻，將填土與地下室外墻徹底脫開，使回填土頂面基本與最低填士平，使剛度不均和邊、角柱受力不一致的情況消除。設計假設計算固定端下移一層。地下室外墻與外側擋土墻的溝槽最好作采光井使用。若將溝槽頂放上蓋板且做了防水處理，往往使徹底脫開變成藕斷絲連，不利于抗震。第二方案謂之抑強扶弱。埋深高低相差不足一層，最低埋深距地下室頂板下接近一層。對埋深較大部分的邊柱截面稍作減少(邊長減少50mm左右)，增加配筋(利用芯柱，縱筋增加，箍筋加強)形成強剪、強彎，對埋深較小部分的邊柱在地下室以內(nèi)部分截面增大(邊長增大100-150mm左右)，地下室頂板上與這些邊、角柱相連的框架梁截面加大。增加對這些柱的下部約束，也即增加了這部分柱的剛度，結果使埋深不一致造成的塔樓邊、角柱剛度不均勻問題得到了調(diào)整。

2.2 塔樓偏置的地下室埋深不一致

圖2 塔樓偏置的地下室

圖2所示，由自然地形造成的地下室埋深不一致。相差一層的塔樓的部分邊、角柱與地下室的外墻整澆成一體，其他大部分柱與地下室外墻有一段距離。對塔樓而言，出現(xiàn)了兩種不同埋深，一種直接與地下室外墻相連的部分，其墻外由回填土形成的埋深叫實埋深，提高了外墻的剛度，增加了對柱的約束，同時增強了柱的剛度；另一種是離外墻有一段距離的塔樓部分的埋深是由豎向壓重折算成的埋深叫虛埋深，對塔樓的邊、角柱的剛度幾乎沒有增強作用。由于不同種類的埋深，使塔樓的邊、角柱的剛度和受力產(chǎn)生了差別，剛度大的吸收的水平力較多，而且可能引起附加變形。

圖3 地下室埋深一致，塔樓實虛埋深不一致

圖3所示，地下室的埋深是一致的。由于塔樓偏置，形成了實埋深和虛埋深的差別，并不影響塔樓的穩(wěn)定和安全，因為大部分地下室外墻距塔樓邊緣有一段距離，相互影響逐漸減弱。據(jù)分析證明，距塔樓l-2跨柱距以外的結構就對塔樓影響很小，可以忽略不計，所以塔樓以外的地下室外墻的埋深是否一致己無意義。只需考查實埋深和虛埋深對塔樓的影響。前面已闡明與地下室外墻整澆成一體的柱，因有實埋深比虛埋深的柱剛度大，吸收的水平力大，形成同層柱的受力不均勻，還可能引起塔樓結構附加變形。

解決的方法，就是減少或控制剛度較大的柱截面，但又不能降低其承載能力造成安全隱患。采取的措施是適當?shù)奶岣咂漭S壓比，增加芯柱配筋，同時增強柱的縱筋和箍筋，以達到強剪強彎。

2.3 塔樓置中的地下室埋深不一致

圖4 塔樓置中的地下室埋深不一致

圖4所示，塔樓位于地下室之內(nèi)，且距地下室外墻不小于1-2個柱距，可以是單塔樓也可以是多塔樓，地上可以有裙房也可以沒有裙房。地下室由于自然地形而形成的埋深不一致，只影響地下室結構本身，對塔樓已沒有影響。塔樓的埋深均由豎向壓重折算的虛埋深來提供，保證塔樓的穩(wěn)定。

3 結束語

地下室對其上塔樓的貢獻主要體現(xiàn)在保證塔樓的穩(wěn)定性和增加塔樓的剛度兩方面。地下室周圍的回填土為地下室提供了埋深，其鑲嵌作用和摩阻力為地下室提供了約束并且增加了地下室外墻的剛度，對塔樓的貢獻取決于塔樓在地下室的相對位置。塔樓的邊、角柱均與地下室外墻整澆在一體者，地下室對塔樓的貢獻最大。地下室的埋深不一致，對塔樓剛度增加不均勻，使得邊、角柱受力有差異，可能引起塔樓的附加變形。塔樓部分邊、角柱與地下室整澆在一體，使塔樓形成實埋深和虛埋深的差別，對塔樓的剛度已影響很少，只注意避免引起塔樓的附加變形和應力集中。塔樓的所有豎向構件均在地下室的外墻之內(nèi)，塔樓的埋深都是虛埋深，地下室的埋深是否一致對塔樓已沒有影響。

參考文獻

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作者簡介：

郭雅君（1973-），女，河北張家口人，職稱：工程師，學歷：本科，主要研究方向：工業(yè)與民用建筑