地下室和人防设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,.,*,地下室设计与人防设计,1,.,抗震规范,第6.1.14,条、,高规,第5.3.7,条都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的,2,倍。,高规,的“宣贯培训材料”（,P5-12）,建议：当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，有条件可增加地下室楼层的侧向刚度，或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位。,高规的“宣贯培训材料”（,P5-12）,建议：,方法1：按抗震规范的楼层剪力与层间位移比计算。,方法2：按高规附录,E,的剪切刚度比计算。,抗震规范第6.1.14条文说明中建议：,当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切刚度比估算。,2,.,地下室的约束模型,上部结构与地下室共同共同受力,，,相互协调变形,。,地下室外回填土对结构有一定的约束作用。且回填土的约束作用从上到下越来越强。,回填土只对结构的侧向位移有约束，对竖向位移没有约束。,地下室侧向约束程度的变化,3,.,1,、高规,5.3.7,条，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的,2,倍。,2、地下室某一层顶板作为上部结构嵌固端、应用较少。,3、半地下室应从严处理，即不考虑有回填土一边的侧向约束作用。,4,.,满足层刚度要求的简化嵌固端上移,单边有回填土的简化不考虑土的侧向约束作用,5,.,地下室层数定义,6,.,地下室约束刚度定义,7,.,协同工作模型,加约束,8,.,水平荷载作用与地下室关系,风荷载计算需扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。,程序自动考虑：,1,。地下室部分的基本风压为零；,2,。在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。,结构在地震作用下的反应（周期、振型、位移、内力）受地下室外的回填土约束程度的影响。,只要采用共同工作的分析模型，无需考虑层刚度2倍（地下室层刚度仍应大于上层的层刚度）的要求。,由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。,在控制结构剪重比时，可以不考虑地下室楼层的剪重比。,9,.,地下室对风荷载计算的影响,地下室顶板,10,.,越向下约束程度越大，地震反应越小,11,.,地下室可以不调整,12,.,水平约束存在，水平位移趋于,0,13,.,竖向位移不受侧向约束的影响，所以仍然较大,14,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,.,竖向荷载作用的变形,对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载响应几乎没有影响。,尽量使用地下室与上部结构整体分析，因为竖向变形的协调是非常重要的。,当地下室体量、面积很大时，与上部结构所占面积差异太大，如超大地下室、底盘等，此时可以根据上部结构的底面积取外伸,23,跨作为地下室，并与上部结构共同分析。,上部结构与地下室共同分析，对超大地下室采用局部地下室与上部结构共同分析，对于传基础荷载也是可行的。,分开计算，将导致竖向荷载局部的不协调性，与整体分析将产生差异。,20,.,地下室层刚度的计算,第2层（地下1层）的结构平面,21,.,第3层的结构平面,22,.,采用抗震规范层刚度比时，应先不设地下室层数,23,.,24,.,25,.,4层地下室的超高层结构,所观察的柱,26,.,4层地下室的超高层结构,所观察的柱,27,.,地下室上层，第5层的柱内力,柱剪力,柱弯矩,28,.,地下1层，第4层的柱内力,柱剪力,柱弯矩,29,.,地下2层第3层的柱内力,柱剪力,柱弯矩,30,.,地下3层，第2层的柱内力,柱剪力,柱弯矩,31,.,地下4层，第1层的柱内力,柱弯矩,柱剪力,32,.,可以看出，越往下，构件内力逐渐减小,地下1层由于侧向约束作用，剪力较大。,33,.,地下室结构设计和剪力的调整,地下室设计剪力应如何确定？,在,建筑抗震设计手册,（按,GB50011-2001,编写,）,中的第,352,页，有关“基础及地下室结构的抗震设计要求”中提出了地下室结构抗震设计要求。如下图所示：,上部结构传到地下室顶面的剪力、弯矩,34,.,作用在有整体基础的主体结构地下室底部总地震剪力,V,为：,主体结构在地下室顶部的地震剪力；,主体结构地下室引起的底部地震剪力；,地下室结构地震作用降低系数；,1,主体结构按结构基本自振周期的水平地震影响系数；,G,B,主体结构地下室的重力荷载代表值。,地下室层数,1,2,3,4,1,0.9,0.85,0.80,35,.,此方法为手算的方法、较繁琐,基于这样的设计思想，地下室的设计剪力在采用软件计算时，可以按以下方法操作：,（,1,）给地下室部分的侧向施加较大的约束，来分析上部结构的周期、地震力、位移、内力等，并对上部结构进行配筋、验算的设计；,（,2,）给地下室部分的侧向施加很小的约束（模拟,的折减），或不加侧向约束，对结构进行整体分析。此时只对地下室部分进行配筋设计。,36,.,地下室的抗震等级（抗震规范第,6.1.3,条）。,当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。,地下室无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。,37,.,地下室构造要求（抗震规范第,6.1.14,条）,地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的,1.1,倍。,位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。,38,.,剪力墙底部加强区的控制,现在的版本中，地下室是否作为剪力墙底部加强区由剪力墙底部加强,区起算层号决定,。,地下室以上底部加强区的范围按照高规决定。,H,S,加强区高度。,H,1,、H,2,结构第,1、2,层层高。,H,T,转换层高度。,H,结构,0.0,以上的总高度。,带框支层的结构：,39,.,1,2,3,4,5,加强区起算层号为3层，则加强区范围为3，4，5层。,40,.,地下1层以下的抗震等级可以放松,41,.,人防设计,05版,人防等级各层相同，不能分别定义,SATWE/TAT分别定义，数据不能共享,08版,人防等级和人防荷载在PM定义，SATWE/TAT/PMSAP直接读取，实现数据共享,人防等级可以每层不同，分别定义,人防荷载的面荷载可以按房间调整,可以自定义人防荷载的组合对象和组合分项系数,42,.,人防荷载定义,43,.,人防荷载定义,44,.,问题：局部人防荷载作用会影响到本层的其它构件吗？,答：会的。在本层局部区域加人防荷载，本层所有的构件都会有影响。而且也会在设计时考虑人防内力。只是比直接承受人防的构件内力要小多了。,45,.,SATWE人防荷载下的弯矩图,46,.,有人防荷载处，梁的弯矩,47,.,无人防荷载处，梁的弯矩,48,.,人防荷载对相邻无人防荷载构件的影响,49,.,人防荷载作用产生的内力,50,.,有人防荷载处，梁的配筋,51,.,无人防荷载处，梁的配筋,52,.,地下室外墙平面外设计,恒活荷载作用,结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩。,面外土、水侧作用,按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩。,配筋设计,按压弯构件进行配筋计算。,53,.,54,.,水土压力分布,水土压力分布的简化,由上层传来的荷载,1m,上下楼板的侧向约束,由上层传来的荷载,取单位宽度计算面外的配筋,55,.,计算模型1适用于上沿到上部结构中的外墙,计算模型2适用于只到地下室顶板的外墙,外墙的两种不同的计算模型，目的是要保证地下室外墙具有足够的面外配筋,56,.,地下室外墙面外配筋的输出,57,.,地下室外墙的竖向分布筋（即面外配筋）,58,.,人防作用效应组合,人防荷载作用的效应组合可以人工调整，否则程序将默认规范的组合方式。,地下室构件的人防设计,在进行人防荷载组合的构件配筋验算设计时，根据不同的混凝土材料、钢材，强度按规范相应提高。,临空墙的人防作用效应分析模型,对于抗爆的临空墙，程序也按照外墙的方式处理。此时,6,级人防的临空墙水平爆力取,110,kN/m,2,，4、5,级,人防取,210,kN/m,2,。,59,.,人防外荷载与水土压力的叠加,60,.,人防构件的设计,人防构件的弹塑性设计是如何实现的？,人防规范,第4.6.1,条：对人防构件可以考虑非弹性变形的塑性重分布。对按弹塑性设计的构件，可以按以下两方面控制实现：,（,1,）在人防设计内力进行截面配筋时，要考虑混凝土、钢筋材料的强度提高；,（2,）要根据,人防规范,第4.6.5条，控制构件的计算延性比（或延性系数）。,61,.,人防构件设计时强度是如何提高的？,只有在设计内力中有人防荷载参与时，构件的材料强度才提高。没有人防荷载参与组合，材料强度不提高,。,44、45类组合，有人防荷载参与，构件的材料强度才提高,人防荷载组合分项系数,62,.,在,截面验算时，如控制内力有人防荷载参与，则材料强度也将相应提高后，再进行截面强度（如抗剪截面等）验算。,人防构件为什么要控制延性比？,爆炸荷载属于突发性荷载，它使构件在极短的时间内进入塑性状态，此时，如果构件刚度过大，很容易产生脆性破坏，使该构件完全失效。,人防构件设计时，严格控制配筋率、保证延性比，就是要确保在爆炸荷载作用下，构件还有一定的变形能力，从而达到耗能、延缓失效的目的。,所以，人防构件是按照延性设计控制。,63,.,有人防荷载参与的柱设计控制内力,64,.,人防荷载参与的连梁控制内力,65,.,人防荷载参与的梁控制内力,66,.,人防梁延性系数超限,第1、2、17、18号截面超限,67,.,怎样控制构件的延性比？,延性比可以通过配筋率来控制。,人防规范,第4.6.5-2,条的最大配筋率表，给出了最大配筋率的控制。,由构件的配筋，可以求出相对受压区高度，从而求出构件的计算延性比，即延性系数。,允许延性比,计算延性比,相对受压区高度，即延性系数,通过配筋率计算延性系数,68,.,构件的延性比是如何确定的由规范要求的延性比可以得到：,梁为,3.0,，则延性系数控制在：,0.5/3=0.17,大偏压柱、墙面外为,2.0,，则延性系数控制在：,0.5/2=0.25,其它情况按,1.5,，则延性系数控制在：,0.5/1.5=0.333,1.2,1.5,2.0,3.0,中心受压,小偏心受压,大偏心受压,受弯,受力状态,钢筋混凝土结构构件允许延性比值,69,.,地下室外墙平面外受力是如何计算的？,地下室外墙平面外按两种模型计算平面外弯矩：,（1,）按上下端固接，左右端长度取,4,倍的墙高并固接。用这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。,（,2,）按上端铰接，下端固接，左右端长度取,4,倍的墙高并固接。用这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。,对两种模型得到的板上中下弯矩取平均值。,取上端、下端、中部三个弯矩平均值的最大值，作为设计弯矩,。,70,.,按模型1得到的面外弯矩,按模型2得到的面外弯矩,验算时采用的面外弯矩,面外墙长取4倍的墙高,弯矩单位：kN.m/m,71,.,地下室外墙平面外是如何配筋的？,地下室剪力墙平面外的配筋采用两种方式：,（,1,）按板弯曲配筋，实际上就是按梁配筋。,（,2,）按压弯构件配筋，实际上就是按柱配筋。,弯矩取上、中、下端部截面平均弯矩的最大值；轴力取恒加人防的设计值（,1.2恒+,人防）。,地下室外墙平面外配筋是如何表示的？,最新,的,SATWE,程序按每延米配筋面积，即,：,mm,2,/m,原版本（,2005年10,月以前，或以文字为准）,SATWE,按间距范围内面积。,72,.,按纯弯板配筋弯矩取上中下的大值,按压弯配筋弯矩取上中下的大值，轴力取恒加人防设计值,73,.,地下室外墙计算实例,74,.,75,.,76,.,77,.,面外竖向分布筋面积,78,.,79,.,80,.,81,.,地下室外墙考虑侧向水土压力、人防荷载；内墙考虑临空墙荷载，设计验算控制方式：,（1,）对外墙：,A。,考虑面外水土压力,PL1PM1,设计面外弯矩，,轴力取,PN1=1.2,恒+1.4,活，材料强度不提高,。,B。,考虑面外水土压力,+,人防侧压力,PL2PM2,设计面外弯矩，轴力取,PN2=1.2,恒+,人防，材料强度提高。,分别对,A、B,这两种情况进行纯弯、压弯配筋。配筋输出取大值。,（2）,对内墙临空墙：,考虑面外侧向爆炸荷载（,110或210）,PL3PM3,设计面外弯矩，轴力取,PN3=1.2,恒+,人防，材料强度提高。,进行纯弯、压弯配筋，配筋输出取大值。,82,.,验算地下室,1,层，第,11,号剪力墙的平面外配筋,（,1,）程序输出：,设计轴压力,PN=1162(,kN,/M),平面外水平压力,PL=15(kN/m,2,),平面外最大平均弯矩,ML=20(,kN,.m/M),平面外每延米配筋面积,Asv,=2100(mm,2,/M),（2）,设计内力测算：,恒载轴力,3594.4,，人防轴力,553.4,，墙长,4.4,PN1=(1.2*3594.4+1.4*570.7)/4.4=1161.9,侧向水土压力,PL1=18*0.5*(3.6-0.35)/2=14.625,83,.,PN2=(1.2*3594.4+553.4)/4.4=1106.1,人防水平侧向压力和土侧压力,PL=55+18*0.5*(3.6-0.35)=84,（3）,配筋验算，取单位长度配筋：,按梁配筋，得到,Asv,=1170.5，,构造为,1346.4,按压弯构件配筋，得到,Asv,=0，,构造为,2450,与,输出配筋面积2100比较，基本接近。有些差异的原因是实际配筋方式与梁、柱配筋方式略有出入造成的。,84,.,板配筋可以按梁方式进行验算,压弯构件配筋可以按柱方式进行验算,85,.,86,.,87,.,88,.,89,.,90,.,91,.,92,.,93,.,94,.,95,.,