框架结构地下室设计
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第39卷第2期2013年1月
SHANXI
山西
ARCHITECTURE
建筑
Vol．39No．2Jan．2013
文章编号：1009-6825（2013）02-0034-03
框架结构中半地下室设计探讨
刘鹏程
摘
刘士锋
（国家林业局昆明勘察设计院，云南昆明650216）
要：以实际工程为例，结合项目的自身特点，对框架结构中半地下室的设计进行了深入分析，通过对悬臂式挡墙在构造上的合
理优化及结构计算，创新性地将悬臂式挡墙应用于框架结构中的半地下室设计，并提出了这一设计方法的适用条件，为结构工程师在类似问题上提供了一种新的解决办法。关键词：框架结构，半地下室，悬臂式挡墙中图分类号：TU375．4
文献标识码：A
16.500
18.000
18.600
半地下室是指房间地面低于室外地平面的高度超过该房间
且不超过1/2者。由于其可以通过窗户进行自然采净高的1/3，
光通风，既可以降低工程造价，又能充分的利用地下空间，因此半
地下室在无人防要求的建筑上的应用越来越多。本文结合实际工程对半地下室的结构设计谈谈自己的体会。
[***********]50750×2
[***********][**************]
0引言
240050615.000
12.900
监测值班室
9.000
宿舍
5.400
3.6003.000±0.000
值班室
-1.500
办公室
1.800
10.800
58000
1工程概述
57.200
昆明地区某工程，地上4层，地下1层（半地下室），结构总高度19．1m ，纯框架结构体系。本建筑的主要功能为办公、住宿以拟建场地及森林火情的监测。本项目设防烈度为8度（0．20g ），类别Ⅱ类，设计地震分组为第三组。框架的抗震等级为二级。建筑剖面见图1。
3.600
2半地下室设计分析
图1
建筑剖面图
5×±0.000-3.200
由于半地下室对上部结构的约束是非常有限的，因此结构的嵌固端必须取在基础顶部。在建筑的结构计算中，半地下室与上从而半地下室的结构选型对整个结构的计部结构必须整体考虑，
算的影响是不可忽略的。本工程的结构计算采用SATWE 进行弹性分析。
“方法二”）就是在主体结构外围另外设置另一种（后文称为
挡土结构，即挡土结构与主体结构完全脱离，两者一般间距为1．5m 以上，保证地震时，互相不发生碰撞（见图3）。
方法一是较早普遍采用的一种设计方法，但在长期的实际运特别是汶川地震后，发现这种结构形式破坏都非常严重，通用中，
过理论分析以及结构计算，发现其存在的问题主要表现在以下几方面：
1）由于地下室外围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，就整个框架结构来说，刚度是极不均匀的，从而引起结构在变形、甚至错误。设计中出现不当，参考文献：
［1］GB 50011-2010，S ］．建筑抗震设计规范［
［2］住房和城乡建设部执业资格注册中心组．注册结构工程师
——建筑抗震设计［Z ］．专业考试专题精讲—
2．1常规设计及存在的问题
对于半地下室的设计通常采用的方法主要有两种：
“方法一”）是在地下室的挡土一侧设置剪力一种（后文称为
墙，由于建筑上需要通过大窗来进行自然通风采光，所以剪力墙
的设置一般只高出填土高度的100mm 300mm ，并不是沿底层柱全高设置（见图2）；
的确定，轴压比，纵筋配筋率，箍筋配筋率，钢筋的直径间距等。
一个合理的工程必然是强度、刚度和延性的均衡组合。这些都要从概念设计上考虑。在此基础上再结合准确的计算和构造才能得到一个满意的工程。如果不重视概念设计而过分强措施，
调计算的准确性，对结构抗震不仅没有必要，而且还可能在概念
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
The application of concept design in concrete structure design
LIU Xiao-hong
（Yuncheng Architectural Design and Research Institute ，Yuncheng 044000，China ）
Abstract ：This paper introduced the meaning of concept design ，discussed the function and expression methods of concept design in structural de-sign process ，pointed out that the concept design was the important condition of doing well structure design ，only firstly focused on concept de-sign ，combining with the accurately calculation and structural measures ，in order to achieve a scientific ，reasonable ，safety engineering．Key words ：concept design ，seismic ，stiffness ，ductility
11-08收稿日期：2012-作者简介：刘鹏程（1975-），男，硕士，工程师，国家一级注册结构工程师；
刘士锋（1980-），男，工程师
第39卷第2期2013年1月
刘鹏程等：框架结构中半地下室设计探讨
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内力等效应上也极不均匀，对结构的抗震性能非常不利。
框架梁
框架梁
地梁均能满足承载力的要求；腰筋提高级别等）。经计算，
2）整个墙体的截面定义为不变截面；
3）取消基础与墙体间的加腋。
优化后的悬臂式挡墙能很好的与本项目结合，且满足建筑和结构的需要，其大样图见图5。
-1.200
300
窗户
框架柱
框架柱
＞1.5m
挡土墙
框架柱
剪力墙
2900
图2半地下室设计方法一图3半地下室设计方法二
2）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。短柱由于其净高很小，而柱的截面高度又是不变的，从而导致其剪跨比很小（一般
为极短柱）。短柱在地震中大多会发生剪切斜拉破坏都小于1．5，
（见图4）
，几乎没有延性，是非常不利于抗震的。
12@200
地下室一侧-4.100
16@200填土一侧
14@250
DL*500300
30600
-4.700
570
14@2501000
图5悬臂式挡墙大样图（未注钢筋均为12@250）
悬臂式挡墙的计算采用理正岩土计算5．1版软件，对其抗滑
抗倾覆、墙身的承载力及裂缝宽度进行了验算，均能满足规范移、要求。
图4
地震中发生剪切破坏的短柱
为了保证地震时，悬臂式挡墙对框架柱不形成约束，且避免
2010建筑相互之间的碰撞造成的破坏，缝隙宽度参照GB 50011-抗震设计规范6．1．4条来确定即按防震缝的宽度进行设置。经计
8度区框架结构，算，总高度为19．1m 的防震缝宽度为140mm 。其缝隙间的防水均采用柔性材料（如沥青及卷材等），具体做法详见
20。西南11J 302-
基于以上两点，目前在半地下室结构中已严禁采用方法一，并
2010建筑抗震设计规范3．7．4条作为强制性条文明且GB 50011-确规定在框架结构中应避免出现短柱。
为了避免由于方法一所造成的结构对抗震的不利作用，结构
设计人员提出了把方法二应用于半地下室的设计中。方法二是现在比较认可、成熟的一套设计思路，但还是有其应用的局限性，主要表现为：
1）由于挡土结构与主体结构完全脱离且必须保持一定的间距，这就要求建筑物的四周预留出一定的空间来满足设计的要求，从而导致了土地的浪费，特别是在城市规划区内，这对业主来说，是非常不情愿的。
2）在填方区，设置独立挡土结构，其挡墙的基础持力层比较深，处理起来非常困难，且造价比较高，很不经济。方法二从结构的安全性来说，是可行的。但对于一些特定的项目，实施起来比较困难，且经济性较差。
3结论及建议
本文通过对框架结构中半地下室设计的深入分析，创新性地
并得到了审图中心结构专家的将悬臂式挡墙应用于此类结构中，
认可，不仅取得了较好的经济效益，也为结构工程师在此类问题
上提供了一种新的有效的解决方法。
当然，悬臂式挡墙在框架结构中半地下室的应用也有其适用条件，主要有以下几点：1）对于地下水位较浅（不低于地梁标高）的场地：一方面由于
防水处理起来比较困难悬臂式挡墙与框架柱之间的缝隙比较大，
且效果不佳，容易引起渗透；另一方面由于挡墙侧面水压的存在，
会导致侧压力大大增加，从而截面尺寸相应增加，可能会与建筑功能发生冲突。
2）半地下室的填土高度不宜过高（最好不要超过4m ），否则悬臂式挡墙的截面必须做成变截面的，会导致地梁尺寸过大，造也同样可能会与建筑功能发生冲突。成不必要的浪费，
3）在场地条件允许的情况下，优先采用方法二。
限于时间和设计示例的特殊性，本文难免有不足和片面之还请大家予以指正。处，
参考文献：［1］GB 50011-2010，S ］．建筑抗震设计规范［［2］GB 50007-2011，S ］．建筑地基基础设计规范［
［3］黄世敏．钢筋混凝土结构典型震害及抗震设计概念［Z ］．中
2012．国建筑科学研究院工程抗震研究所，［4］朱炳寅．建筑抗震设计规范应用与分析［M ］．北京：中国建
2011．筑工业出版社，［5］北京市建筑设计研究院．建筑结构专业技术措施［M ］．北
2007．京：中国建筑工业出版社，
2．2悬臂式挡墙在半地下室结构中的应用
本项目从一开始也是准备采用方法二来实现半地下室的设
但后来通过对场地及地勘报告的分析，由于项目拟建场地存计，
在2．1中所述的两点限制，方法二的做法无法实施。在方法一中，可以通过在剪力墙与框架柱之间设置缝隙来消从而避免短柱的出现，且墙的刚度对除剪力墙对框架柱的约束，
主体结构整体刚度的贡献就很小了，这样就可以基本上避免方法一存在的问题。但设置缝隙后，墙的受力就不再具有剪力墙的特性了，且缝隙宽度需要科学确定。笔者结合以前在公路部门的设计经验，分析设置缝隙后的墙的受力特性类似于公路上通常采用的悬臂式挡墙，其主要功能都是为了抵抗土体的侧压力。结合本项目的特点，对悬臂式挡墙做了如下优化：
1）主体结构的基础地梁作为悬臂式挡墙的基础，其挡墙的竖向荷载、水平荷载、扭矩等均由地梁承受，因此地梁需经专门计算，且在构造措施上也进行了适当加强（地梁箍筋全长加密、抗扭
300
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第39卷第2期2013年1月
SHANXI
山西
ARCHITECTURE
建筑
Vol．39No．2Jan．2013
文章编号：1009-6825（2013）02-0036-02
大邱庄万全街综合大楼结构设计
张领军
摘
王鑫
（天津市静海县建委设计所，天津301600）
要：对大邱庄万全街综合大楼结构设计进行了分析总结，论述了关键部位的优化设计方案，详细介绍了基础选型、结构布置、
构造设计，以供设计人员参考。关键词：钢筋混凝土框架裙房结构，优化设计，构造设计，短跨高剪框架梁中图分类号：TU318文献标识码：A
1工程概况
[**************]
[1**********]01①1/1②北4000×2
③
2
24．75m ，顶部局部设有水箱间，建筑面积为6451．76m 。钢筋混
凝土框架结构。楼北侧是新建的6层住宅楼，由于使用功能及北侧住宅楼采光的需要，综合大楼北侧? 轴
轴为两层，南侧? 轴 ? 轴为6层，在? 轴与? 轴间设有100mm 宽沉降缝。底
2层为综合商场，3，4层为商业写字楼，6层为村委会部1，顶部5，办公楼。
平面图见图1。
M
L K H G F E D C B A
[***********]062003500×[1**********]50
大邱庄万全街综合大楼，位于天津市静海县大邱庄镇黄山路北侧，万全村委会院南侧，楼长47．90m 宽34．35m ，建筑物总高
④
479008000×3
⑤⑥⑦⑧
4000×2
3507200
消防控制室配电室
门厅
上
上
上下
M K
J H G F D C B A
上设备间
上上±0.000
-0.4508000×4
100050
2结构整体设计
本工程按照2011年5月份国家及天津市相关有效规范与规程设计，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0．15g ，设计地震分组为第二组，建筑场地Ⅲ类，基本风压0．5kN /m，基本
2
雪压0．4kN /m。
上部计算模型的建立及计算采用PKPM 结构软件2010年版。沉降缝两侧可以分开建模计算或者整体建模分塔计算。基础计算采用PKPM 结构软件JCCAD （2010版）。
基础埋深相对建筑ʃ 0．000为1．9m ，基础设计计算采用上部结构设计竖向荷载及横向荷载组合值，地基持力层为④1层粘土，承载力特征值为120kPa 。6层框架部分采用柱下基础梁筏板基2层框架部分为减少地基沉降的不均匀性，础，采用了柱下十字交叉基础梁条形基础。考虑到地基持力层以下6m 有⑥1层粉质粘土，该土层承载力特征值为105kPa ，经计算该软弱下卧层满足承载力要求。
总体沉降验算满足规范要求。
上部结构采用矩形钢筋混凝土柱，因为7度0．15g 地区6层框架的横向作用比较明显，位移控制也比较明显，所以6层框架其他部分采用C30部分基础以及1层 3层均采用C40混凝土，混凝土。
2
350①①
②②
[1**********]⑤
⑥
⑧
③③
④
a ）1，2层平面图
④479008000×3
⑤⑥
⑦
⑧
G F D C B [***********]0×350
4000×2
下上
办公室设备间办公室
办公室
14000×[1**********]0
下上
E 办公室
办公室配电室办公室
管道间办公室办公室办公室
7200
8000350⑥
⑧
办公室
350①
②
8000×4
③
④
⑤
b ）3层～6层平面图
图1建筑平面图
? 轴与? 轴间距2000mm ，建筑立面要求? 轴有立柱，又因为结构位移起控制作用，故? 轴采用承重的框架柱来满足建筑立面的要求。结构方案比对时发现：如果? 轴不设置承重框架柱，计算得到最大弹性层间位移角为1/420，不满足规范要求；? 轴设
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
On exploration for design of semi-basement in framework structure
LIU Peng-cheng
LIU Shi-feng
（Kunming Survey and Design Institute ，State Forestry Bureau ，Kunming 650216，China ）
Abstract ：Taking the factual projects as the example ，the paper has the deep analysis of the design for the semi-basement in the framework struc-ture by combining with its own features in the program ，adopts the cantilever retaining wall in the design for the semi-basement of the framework structure by having the reasonable optimization and structural calculation for the cantilever retaining wall in the aspect of the structure ，and indi-cates the applied condition for the design method ，so as to provide a new solution to the similar problem for the structural engineers．Key words ：framework structure ，semi-basement ，cantilever retaining wall
11-07收稿日期：2012-作者简介：张领军（1980-），男，工程师；
王鑫（1983-），男，助理工程师
350