浅析框架结构半地下室设计

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1、浅析框架结构半地下室设计　　摘要：随着建筑设计水平的逐步提升，建筑的框架结构体系逐渐变得多样化，本文通过实践的经验，结合相关资料，通过举例说明，对某建筑大的框架结构半地下室设计进行了深入的分析，以期在类似建筑结构中提供一种新的解决办法。关键词：框架结构；半地下室设计中图分类号：TU323.5文献标识码：A引言：自从改革开放以来，越来越多的建筑物将地下室作为整体范畴的内容来进行设计。在地下室的良性设计中，一方面能有效降低地震作用对上部结构造成的一些影响，另一方面，对增强结构的承载力也有很大作用。一、框架半地下室7半地下室主要指的是低于房外平面高度，其净高始终在房间净高的1/3至1/2的

2、区域。半地下室在建设的过程中，合理有效地通过窗户进行自然通风、采光，不仅可以充分使用地下空间，同时，对减小工程的造价也有很大的作用。近年来，因为地震等自然方面的负面影响，为保障施工的质量，对地下室、半地下室的建筑应用要求逐步提高。根据现阶段用地紧张、地价高昂、空间拥挤、绿化缺乏等现状，尽快解决这些困扰我国城市开发建设的难题，就应该合理开发、利用地下的空间。在开发利用地下空间的各种建筑形式中，结合地上建筑附建的地下室或半地下室以其具有地上地下建筑同步协调、功能互补且施工方便、造价经济等优势而成为目前城市开发利用地下空间量大面广的建筑形式，例如，在居住区规划建设中，越来越普遍地采用住宅建

3、筑附建地下室或半地下室用作车库（包括存放自行车、摩托车和小汽车）或贮藏室或商业服务空间，有些还利用半地下室作居住空间（如将地上一层与半地下室相结合形成跃层式居住空间等）；大多数办公楼、科研建筑和教学楼也附建地下室或半地下室用作车间、工作间或仓库。这些地下室或半地下室往往都是有人经常或长时间在其中活动的空间。所以，其设计与施工就显得尤为重要了。二、工程概述某市某工程，地上4层，地下1层(半地下室)，结构总高度19.1m，纯架结构体系。本建筑的主要功能为办公、住宿以主。本项目设防烈度为8度(0.20g)，拟建场地类别II类，设计地震分组为第三组。框架的抗震等级为二级。建筑剖面（见右图)。

4、三、常规设计及存在的问题7对于半地下室的设计，通常采用的方法主要有两种，一种（在后文中统称为“方法一”）是在地下室的挡土一侧设置剪力墙，因为在建筑上，需要通过大窗来进行自然的通风采光，所以，剪力墙的设置一般只是高出填土高度100mm〜300mm，而并不是沿底层柱全高设置(见图2)图2半地下室设计方法一图3半地下室设计方法二另外一种（在后文中统称为“方法二”）就是在主体的结构外围，另外设置挡土的结构，即挡土结构与主体结构完全脱离，一般两者的间距为1.5m以上，保证当发生地震的时候，两者不会互相发生碰撞(见图3)。其中，方法一是较早普遍使用的一种设计方法，但是，在长期的实际

5、运用中，尤其是汶川大地震之后，我们发现这种结构形式的破坏都非常严重，通过相关的理论分析以及结构上的计算，发现其中存在的问题主要表现为以下的几个方面：1.由于地下室的外围都设置了刚度比较大的剪力墙，再加上侧向土体的约束，导致底层的侧向刚度较上部几层的刚度大了不少，对整个框架结构来说，刚度是极其不均匀的，导致结构在变形、内力等效应上也极为不均匀，这对结构的抗震性能是非常不利的。72.对于底层柱，在水平荷载作用下，由于剪力墙对框架柱的侧向约束，窗户所在的高度范围内就形成了短柱。因为短柱的净高很小，而其截面高度又不变，所以，导致其剪跨比很小(一般都小于1.5，为极短柱)。短柱在地震中，大多会

6、发生剪切斜拉破坏，几乎没有延性,对抗震是非常不利的。根据以上的两点，目前，在半地下室结构的设计中，方法一已经严禁使用，同时，GB50011-2010建筑抗震设计规范3.7.4条中，作为强制性条文，明确规定在框架结构中应避免出现短柱。所以，为了避免因为方法一造成的结构对抗震的不利影响，结构设计人员提出，应用方法二到半地下室的设计中。现阶段，方法二是比较受认可、成熟的一套设计思路，但是，还是有其应用的局限性的，主要表现在：（1）因为挡土的结构与主体结构完全脱离，且必须保持一定的距离，这就必须要求建筑物的四周要预留出一定的空间，来满足设计方面的要求，这就导致了土地的浪费，尤其是在城市的规划

7、区内，这对业主来说，是比较不希望看到的。（2）在填方区，设置独立挡土结构，因为其挡墙的基础持力层比较深，所以，处理起来非常困难，而且，造价比较高，不经济。综上所述，方法二从结构的安全性来说，是可行的。但对一些特定的项目，具体实施起来还是比较困难的，同时，经济性较差。四、悬臂式挡墙在半地下室结构中的应用7这项工程为了保障施工质量以及后期的使用效益，从项目一开始，就准备使用方法二对其进行半地下室设计；但是，在后来的地质、地势勘察报告中，因为拟建项目场地的限制，