《地下室和人防设计》PPT课件.ppt

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1、地下室设计与人防设计地下室设计与人防设计v抗震规范抗震规范条、条、高规高规条都规定，当地下室顶板作为上部条都规定，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邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。倍。v高规高规的的“宣贯培训材料宣贯培训材料”（P5-12）建议：当刚度比建议：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。至符合

2、要求的部位。v高规的高规的“宣贯培训材料宣贯培训材料”（P5-12）建议：建议：方法方法1：按抗震规范的楼层剪力与层间位移比计算。：按抗震规范的楼层剪力与层间位移比计算。方法方法2：按高规附录：按高规附录E的剪切刚度比计算。的剪切刚度比计算。v抗震规范第抗震规范第6.1.14条文说明中建议：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。当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切刚度比估算。地下室的约束模型地下室的约束模型F上部结构与地下室共同共同受力上部结构与地下室共同共同受力，相互协调变形相互协调变形。F地地下下室室外外回回填填土土对对结结构构有有一一定定的的约约束束作作用用

3、。且且回回填填土土的的约约束束作用从上到下越来越强。作用从上到下越来越强。F回填土只对结构的侧向位移有约束，对竖向位移没有约束。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地下室侧向约束程度的变化F1、高高规规条条，地地下下室室顶顶板板作作为为上上部部结结构构的的嵌嵌固固端端时时，地地下下室室结结构构的的楼楼层层侧侧向向刚刚度度不不应应小小于于相相邻邻上上部部结结构构楼层侧向刚度的楼层侧向刚度的2倍。倍。F2、地地下下室室某某一一层层顶顶板板作作为为上上部部结结构构嵌嵌固固端端、应应用用较少。较少。F3、半半地地下下室室应应从从严严处处理理，即即不不考考虑虑有有

4、回回填填土土一一边边的侧向约束作用。的侧向约束作用。满足层刚度要求的简化满足层刚度要求的简化嵌固端上移嵌固端上移单边有回填土的简化单边有回填土的简化不考虑土的侧向约束不考虑土的侧向约束作用作用地下室层数定义地下室层数定义地下室约束刚度定义地下室约束刚度定义协同工作模型协同工作模型加约束加约束水平荷载作用与地下室关系水平荷载作用与地下室关系F风风荷荷载载计计算算需需扣扣除除地地下下室室的的高高度度。地地下下室室是是否否约约束束、约约束束的的程度与风荷载计算无关。程度与风荷载计算无关。F程程序序自自动动考考虑虑：1。地地下下室室部部分分的的基基本本风风压压为为零零；2。在在地地上上部部分分的的风风

5、荷荷载载计计算算中中，自自动动扣扣除除地地下下室室部部分分的的高高度度，地地下下室室顶板作为风压高度变化系数的起算点。顶板作为风压高度变化系数的起算点。F结结构构在在地地震震作作用用下下的的反反应应（周周期期、振振型型、位位移移、内内力力）受受地地下室外的回填土约束程度的影响。下室外的回填土约束程度的影响。F只只要要采采用用共共同同工工作作的的分分析析模模型型，无无需需考考虑虑层层刚刚度度2倍倍（地地下下室室层刚度仍应大于上层的层刚度）的要求。层刚度仍应大于上层的层刚度）的要求。F由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。F在控制结构剪

6、重比时，可以不考虑地下室楼层的剪重比。在控制结构剪重比时，可以不考虑地下室楼层的剪重比。地下室对风荷载计算的影响地下室对风荷载计算的影响地下室顶板地下室顶板越向下约束程度越大，地震反应越小越向下约束程度越大，地震反应越小地下室可以不调整地下室可以不调整水平约束存在，水平位移趋于水平约束存在，水平位移趋于0 0竖向位移不受侧向约束的影响，所以仍然较大竖向位移不受侧向约束的影响，所以仍然较大竖向荷载作用的变形竖向荷载作用的变形F对对于于一一般般结结构构而而言言，地地下下室室外外的的回回填填土土约约束束对对竖竖向向荷荷载载响响应应几乎没有影响。几乎没有影响。F尽尽量量使使用用地地下下室室与与上上部部

7、结结构构整整体体分分析析，因因为为竖竖向向变变形形的的协协调调是非常重要的。是非常重要的。F当当地地下下室室体体量量、面面积积很很大大时时，与与上上部部结结构构所所占占面面积积差差异异太太大大，如如超超大大地地下下室室、底底盘盘等等，此此时时可可以以根根据据上上部部结结构构的的底底面面积积取取外伸外伸23跨作为地下室，并与上部结构共同分析。跨作为地下室，并与上部结构共同分析。F上上部部结结构构与与地地下下室室共共同同分分析析，对对超超大大地地下下室室采采用用局局部部地地下下室室与上部结构共同分析，对于传基础荷载也是可行的。与上部结构共同分析，对于传基础荷载也是可行的。F分分开开计计算算，将将导

8、导致致竖竖向向荷荷载载局局部部的的不不协协调调性性，与与整整体体分分析析将将产生差异。产生差异。地下室层刚度的计算地下室层刚度的计算第第2层（地下层（地下1层）的结构平面层）的结构平面第第3层的结构平面层的结构平面采用抗震规范层刚度比时，应先不设地下室层数采用抗震规范层刚度比时，应先不设地下室层数4层地下室的超高层结构层地下室的超高层结构所观察的所观察的柱柱4层地下室的超高层结构层地下室的超高层结构所观察的所观察的柱柱地下室上层，第地下室上层，第5层的柱内力层的柱内力柱剪力柱剪力柱弯矩柱弯矩地下地下1层，第层，第4层的柱内力层的柱内力柱剪力柱剪力柱弯矩柱弯矩地下地下2层，第层，第3层的柱内力层

9、的柱内力柱剪力柱剪力柱弯矩柱弯矩地下地下3层，第层，第2层的柱内力层的柱内力柱剪力柱剪力柱弯矩柱弯矩地下地下4层，第层，第1层的柱内力层的柱内力柱弯矩柱弯矩柱剪力柱剪力v可以看出，越往下，构件内力逐渐减小可以看出，越往下，构件内力逐渐减小v地下地下1层由于侧向约束作用，剪力较大。层由于侧向约束作用，剪力较大。地下室结构设计和剪力的调整地下室结构设计和剪力的调整v地下室设计剪力应如何确定？地下室设计剪力应如何确定？v在在建筑抗震设计手册建筑抗震设计手册（按（按GB50011-2001编写编写）中的中的第第352页，有关页，有关“基础及地下室结构的抗震设计要求基础及地下室结构的抗震设计要求”中中提

10、出了地下室结构抗震设计要求。如下图所示：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上部结构传到地下室顶面的剪力、弯矩顶面的剪力、弯矩v作用在有整体基础的主体结构地下室底部总地震剪力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：为：v 主体结构在地下室顶部的地震剪力；主体结构在地下室顶部的地震剪力；v 主体结构地下室引起的底部地震剪力；主体结构地下室引起的底部地震剪力；v地下室结构地震作用降低系数；地下室结构地震作用降低系数；v1主体结构按结构基本自振周期的水平地震影响系数；主体结构按结构基本自振周期的水平地震影响系数；vGB主体结构地下室的重力荷载代表值。主体结构地下室

11、的重力荷载代表值。地下室层地下室层数数123410.90.850.80v此方法为手算的方法、较繁琐此方法为手算的方法、较繁琐v基于这样的设计思想，地下室的设计剪力在采用软件计算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：时，可以按以下方法操作：v（1）给地下室部分的侧向施加较大的约束，来分析上部结）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；筋、验算的设计；v（2）给地下室部分的侧向施加很小的约束（模拟）给地下室部分的侧向施加很小的约束（模拟的折减

12、）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，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。室部分进行配筋设计。v地下室的抗震等级（抗震规范第地下室的抗震等级（抗震规范第条）。条）。当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地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层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。更低等级。地下室无上部结构的部分，可根据具体情况采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。用三级或更低等级。v地

13、下室构造要求（抗震规范第地下室构造要求（抗震规范第条）条）地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足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向钢筋面积的倍。倍。位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际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受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。载力之和。剪力墙底部加强区的控制剪力墙底部加强区的控制v 现在的版本中，地下室是否作为剪力墙底部加强区由剪现在的版本中，地下室是否作为剪力墙底部加强区由剪力墙底部加强力墙底部加强区

14、起算层号决定区起算层号决定。v 地下室以上底部加强区的范围按照高规决定。地下室以上底部加强区的范围按照高规决定。HS加强区高度。加强区高度。H1、H2结构第结构第1、2层层高。层层高。HT转换层高度。转换层高度。H结构结构以上的总高度。以上的总高度。带框支层的结构：带框支层的结构：12345加强区起算层号为加强区起算层号为3层，则加强区范围为层，则加强区范围为3，4，5层。层。地下地下1层以下的抗震等级可以放松层以下的抗震等级可以放松人防设计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

15、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人防荷载定义人防荷载定义v问题：局部人防荷载作用会影响到本层的其它构件问题：局部人防荷载作用会影响到本层的其它构件吗？吗？v答：会的。在本层局部区域加人防荷载，本层所有答：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。力。只是比直接承受人防的构件内力要小多了。SATWE人防荷载下的弯矩图人防荷载下的弯矩图有人防荷载处，梁的弯矩有人防荷载处，梁的弯矩无人防荷载处

16、，梁的弯矩无人防荷载处，梁的弯矩人防荷载对相邻无人防荷载构件的影响人防荷载对相邻无人防荷载构件的影响人防荷载作用产生的内力人防荷载作用产生的内力有人防荷载处，梁的配筋有人防荷载处，梁的配筋无人防荷载处，梁的配筋无人防荷载处，梁的配筋地下室外墙平面外设计地下室外墙平面外设计v恒活荷载作用恒活荷载作用结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩。结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩。v面外土、水侧作用面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩。按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩。v配筋设计配筋设计按压弯构件进行配筋计算。按压弯构件进行配筋计算。水土压力分布水土压力分布水土压力分布的简化

17、水土压力分布的简化由上层传来的荷载由上层传来的荷载1m上下楼板的上下楼板的侧向约束侧向约束由上层传来的荷载由上层传来的荷载取单位宽度计取单位宽度计算面外的配筋算面外的配筋计算模型计算模型1适用于上沿到适用于上沿到上部结构中的外墙上部结构中的外墙计算模型计算模型2适用于只到地下适用于只到地下室顶板的外墙室顶板的外墙外墙的两种不同的计算模型，目的是要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保证地下室外墙具有足够的面外配筋地下室外墙面外配筋的输出地下室外墙面外配筋的输出地下室外墙的竖向分布地下室外墙的竖向分布筋（即面外配筋）筋（即面外配筋）v人防作用效应组合人防作用效应组合

18、人防荷载作用的效应组合可以人工调整，否则程序将默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。认规范的组合方式。v地下室构件的人防设计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。的混凝土材料、钢材，强度按规范相应提高。v临空墙的人防作用效应分析模型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级人防的临空墙水平爆力取110kN/m2，4、5级级人防取人防取210

19、kN/m2。人防外荷载与水土压力的叠加人防外荷载与水土压力的叠加人防构件的设计人防构件的设计v人防构件的弹塑性设计是如何实现的？人防构件的弹塑性设计是如何实现的？v人防规范人防规范条：对人防构件可以考虑非弹性变形的塑性重分条：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：布。对按弹塑性设计的构件，可以按以下两方面控制实现：v（1）在人防设计内力进行截面配筋时，要考虑混凝土、钢）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；筋材料的强度提高；v（2）要根据）要根据人防规范人防规范条，控制构件的计算延性比（或延条，控制构件的计算延性比（

20、或延性系数）。性系数）。v人防构件设计时强度是如何提高的？人防构件设计时强度是如何提高的？v只有在设计内力中有人防荷载参与时，构件的材料强度才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人防荷载组合分项系数分项系数v在在截面验算时，如控制内力有人防荷载参与，则材料强度也截面验算时，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。将相应提高后，再进行截面强度

21、（如抗剪截面等）验算。v人防构件为什么要控制延性比？人防构件为什么要控制延性比？v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，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。使该构件完全失效。v人防构件设计时，严格控制配筋率、保证延性比，就是要确人防构件设计时，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。耗能、延缓失效的目的。v所以，人防构件是按

22、照延性设计控制。所以，人防构件是按照延性设计控制。有人防荷载参与的柱设计控制内力有人防荷载参与的柱设计控制内力人防荷载参与的连梁控制内力人防荷载参与的连梁控制内力人防荷载参与的梁控制内力人防荷载参与的梁控制内力人防梁延性系数超限人防梁延性系数超限第第1、2、17、18号截面超限号截面超限v怎样控制构件的延性比？怎样控制构件的延性比？v延性比可以通过配筋率来控制。延性比可以通过配筋率来控制。人防规范人防规范条的最大配筋率条的最大配筋率表，给出了最大配筋率的控制。表，给出了最大配筋率的控制。v由构件的配筋，可以求出相对受压区高度，从而求出构件的由构件的配筋，可以求出相对受压区高度，从而求出构件的计

23、算延性比，即延性系数。计算延性比，即延性系数。允许延性比允许延性比计算延性比计算延性比相对受压区高相对受压区高度，即延性系度，即延性系数数通过配筋率计算通过配筋率计算延性系数延性系数v构件的延性比是如何确定的？构件的延性比是如何确定的？v由规范要求的延性比可以得到：由规范要求的延性比可以得到：v梁为梁为，则延性系数控制在：，则延性系数控制在：v大偏压柱、墙面外为大偏压柱、墙面外为，则延性系数控制在：，则延性系数控制在：v其它情况按其它情况按，则延性系数控制在：，则延性系数控制在：中心受压中心受压小偏心受压小偏心受压大偏心受压大偏心受压受弯受弯受力状态受力状态钢筋混凝土结构构件允许延性比钢筋混凝

24、土结构构件允许延性比值值v地下室外墙平面外受力是如何计算的？地下室外墙平面外受力是如何计算的？v地下室外墙平面外按两种模型计算平面外弯矩：地下室外墙平面外按两种模型计算平面外弯矩：v（1）按上下端固接，左右端长度取）按上下端固接，左右端长度取4倍的墙高并固接。用倍的墙高并固接。用这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。v（2）按上端铰接，下端固接，左右端长度取）按上端铰接，下端固接，左右端长度取4倍的墙高并倍的墙高并固接。用这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。固接。用这样的模型计算板上下端和中部的弯矩。v对两种模型得到的板上中下弯矩取平均值。对两种模型得到的板上

25、中下弯矩取平均值。v取上端、下端、中部三个弯矩平均值的最大值，作为设计取上端、下端、中部三个弯矩平均值的最大值，作为设计弯矩弯矩。按模型按模型1得到的得到的面外弯矩面外弯矩按模型按模型2得到的得到的面外弯矩面外弯矩验算时采用的面验算时采用的面外弯矩外弯矩面外墙长取面外墙长取4倍的墙高倍的墙高弯矩单位：弯矩单位：kN.m/mv地下室外墙平面外是如何配筋的？地下室外墙平面外是如何配筋的？v地下室剪力墙平面外的配筋采用两种方式：地下室剪力墙平面外的配筋采用两种方式：v（1）按板弯曲配筋，实际上就是按梁配筋。）按板弯曲配筋，实际上就是按梁配筋。v（2）按压弯构件配筋，实际上就是按柱配筋。）按压弯构件配

26、筋，实际上就是按柱配筋。v弯矩取上、中、下端部截面平均弯矩的最大值；轴力取恒加弯矩取上、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（人防的设计值（1.2恒恒+人防）。人防）。v地下室外墙平面外配筋是如何表示的？地下室外墙平面外配筋是如何表示的？v最新最新的的SATWE程序按每延米配筋面积，即程序按每延米配筋面积，即：mm2/mv原版本（原版本（2005年年10月以前，或以文字为准）月以前，或以文字为准）SATWE按间距按间距范围内面积。范围内面积。按纯弯板配筋弯矩按纯弯板配筋弯矩取上中下的大值取上中下的大值按压弯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

27、计值轴力取恒加人防设计值地下室外墙计算实例地下室外墙计算实例面外竖向分面外竖向分布筋面积布筋面积地下室外墙考虑侧向水土压力、人防荷载；内墙考虑临空墙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：荷载，设计验算控制方式：（1）对外墙：）对外墙：A。考虑面外水土压力考虑面外水土压力 PL1PM1设计面外弯矩，设计面外弯矩，轴力取轴力取 活，材料强度不提高活，材料强度不提高。B。考虑面外水土压力考虑面外水土压力+人防侧压力人防侧压力 PL2PM2设计面外设计面外弯矩，轴力取弯矩，轴力取 恒恒+人防，材料强度提高。人防，材料强度提高。分别对分别对A、B这两种情况进行纯弯、

28、压弯配筋。配筋输出取这两种情况进行纯弯、压弯配筋。配筋输出取大值。大值。（2）对内墙临空墙：对内墙临空墙：考虑面外侧向爆炸荷载（考虑面外侧向爆炸荷载（110或或210）PL3PM3设计面外设计面外弯矩，轴力取弯矩，轴力取 恒恒+人防，材料强度提高。人防，材料强度提高。进行纯弯、压弯配筋，配筋输出取大值。进行纯弯、压弯配筋，配筋输出取大值。验算地下室验算地下室1层，第层，第11号剪力墙的平面外配筋号剪力墙的平面外配筋（1）程序输出：）程序输出：设计轴压力设计轴压力PN=1162(kN/M)平面外水平压力平面外水平压力PL=15(kN/m2)平面外最大平均弯矩平面外最大平均弯矩ML=20(kN.m

29、/M)平面外每延米配筋面积平面外每延米配筋面积Asv=2100(mm2/M)（2）设计内力测算：设计内力测算：恒载轴力恒载轴力，人防轴力，人防轴力，墙长，墙长侧向水土压力侧向水土压力人防水平侧向压力和土侧压力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：配筋验算，取单位长度配筋：按梁配筋，得到按梁配筋，得到Asv=1170.5，构造为构造为按压弯构件配筋，得到按压弯构件配筋，得到Asv=0，构造为构造为2450与与输出配筋面积输出配筋面积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。式与梁、柱配筋方式略有出入造成的。板配筋可以按梁方式进板配筋可以按梁方式进行验算行验算压弯构件配筋可以按柱压弯构件配筋可以按柱方式进行验算方式进行验算