非周边约束地下室高层结构计算高度的论证

　　摘要：本文主要讨论地下室周围三边约束，局部地下一层无土约束的情况下，如何确定计算高度和抗震等级，以及对结构计算的影响
　　关键词：satwe;地下室周边约束;计算高度;抗震等级;刚度
　　一、 工程概况
　　本工程地下室东、南、北三面围在土中，西南角局部地下一层开敞（下图加粗部分）。1栋、2栋、商住楼周面均有覆土，可按一层室外地面起计算房屋高度，按A级高度设计；3栋西侧地下一层开敞无覆土，拟在3栋地下一层局部加墙（下图虚线部分），补偿地下一层西侧无土体约束的影响。
　　二、计算模型
　　采用SATWE软件对3栋结构进行计算比较，建立下列三个结构模型，分析地下室土体约束对主体结构受力的影响，以及地下一层加设墙体后，是否可补偿局部土体约束缺失的影响。
　　计算模型的地下室部分单独切开，不考虑大底盘地下室对3栋的约束作用。模型一为地下室周边土体全约束的情况，模型三为三层地下室均无土体约束的情况，模型二在模型三的基础上，在地下一层加设墙体。
　　 模型一：以地下室顶板作为嵌固端（不加设墙体）
　　 模型二：以地下室底板作为嵌固端（加设墙体）
　　 模型三：以地下室底板作为嵌固端（不加设墙体）
　　三、计算结果
　　1.地下一层侧移刚度比较
　　 模型一 模型二 模型三 模型二和一相差百分比 模型三和一相差百分比
　　X向 2.7863 3.7116 2.6729 33.2% -4.1%
　　Y向 2.5261 2.7094 2.3950 7.2% -5.0%
　　
　　2.周期比较
　　振型号 周期
　　模型一（s) 周期
　　模型二（s) 周期
　　模型三（s) 振型参与系数
　　模型一（X+Y) 振型参与系数
　　模型二（X+Y) 振型参与系数
　　模型三（X+Y) 模型二和一相差百分比 模型三和一相差百分比
　　1 3.5813 3.5659 3.5848 0.72+0.23 0.73+0.23 0.72+0.24 -0.43% 0.10%
　　2 3.1994 3.1999 3.2051 0.25+0.75 0.24+0.76 0.25+0.75 0.02% 0.18%
　　3 2.5145 2.5026 2.5156 0.03+0.02 0.03+0.02 0.03+0.02 -0.47% 0.05%
　　4 1.1141 1.1085 1.1156 0.68+0.16 0.68+0.16 0.67+0.17 -0.50% 0.14%
　　5 0.8495 0.8505 0.8522 0.20+0.80 0.20+0.80 0.20+0.80 0.12% 0.32%
　　6 0.7912 0.7914 0.7919 0.13+0.05 0.13+0.04 0.13+0.04 0.03% 0.09%
　　7 0.5980 0.5944 0.5990 0.65+0.16 0.65+0.16 0.65+0.16 -0.60% 0.17%
　　8 0.4368 0.4356 0.4373 0.55+0.12 0.55+0.12 0.55+0.13 -0.27% 0.11%
　　9 0.4138 0.4149 0.4159 0.19+0.81 0.19+0.82 0.19+0.81 0.26% 0.52%
　　10 0.3916 0.3916 0.3921 0.22+0.04 0.22+0.03 0.22+0.04 0.01% 0.13%
　　
　　3.层间位移比较
　　X向地震作用下的层间位移
　　层号 模型一 模型二 模型三 模型二和一相差百分比 模型三和一相差百分比
　　4 1/4130 1/4374 1/4081 -5.60% 1.20%
　　6 1/2122 1/2146 1/2117 -1.11% 0.24%
　　19 1/1337 1/1335 1/1337 0.15% 0.01%
　　25 1/1400 1/1398 1/1400 -0.01% 0.01%
　　35 1/1758 1/1755 1/1757 0.17% 0.05%
　　40 1/2151 1/2149 1/2148 0.09% 0.14%
　　Y向地震作用下的层间位移
　　层号 模型一 模型二 模型三 模型二和一相差百分比 模型三和一相差百分比
　　4 1/5124 1/5475 1/4995 -6.4% 2.5%
　　6 1/2665 1/2704 1/2644 -1.44% 0.79%
　　19 1/1474 1/1472 1/1470 0.13% 0.27%
　　25 1/1466 1/1463 1/1463 0.20% 0.20%
　　35 1/1650 1/1645 1/1647 0.30% 0.18%
　　40 1/1862 1/1856 1/1858 0.32% 0.21%
　　
　　4.地震剪力比较
　　模型一和二X向地震剪力比较模型一和二Y向地震剪力比较
　　
　　
　　模型一和三X向地震剪力比较模型一和三Y向地震剪力比较
　　
　　四、计算结果分析
　　1.模型二加墙之后和模型一比较，地下一层X,Y方向抗侧刚度分别增加33%和7%，模型三与模型一比较，抗侧刚度减小约5%；
　　2.三个模型的自振周期基本相同，相差基本在0.5%以内。模型二周
　　期比模型一略短，模型三周期略长；
　　3.三个模型地震作用下层间位移变化趋势一致，最大层间位移发生楼层一致，模型二加墙后与模型一比较，下部楼层层间位移值有所减小，上部楼层变化不大，模型三与模型一比较，层间位移值略有增加；
　　4.三个模型地震作用下层剪力变化趋势一致，剪力值基本一致。
　　上述分析对比显示，地下室加设剪力墙，结构整体刚度有一定增加，可以补偿3栋地下一层局部无约束的影响。模型二比模型三更接近模型一，且模型二是在假设地下室四周均无土约束的极端情况下进行的计算分析，而本工程地下室实际为仅局部地下一层无土约束，地下室的实际嵌固作用要远大于模型二。
　　五、结论
　　1.对于本工程仅单面局部地下一层无土约束，且地下室加设剪力墙提高刚度的情况下，塔楼可按一层室外地面起计算房屋高度，可按A级高度进行设计，确定抗震等级。
　　2.模型二构件内力较模型一略大，虽然相差不多但为了偏于安全设计，我司将按照模型二进行构件设计。

《非周边约束地下室高层结构计算高度的论证》

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