规范规定
建筑抗震设计规范<2016年版> GB 50011-2010第6.1.14条 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列要求:
1 地下室顶板应避免开设大洞口;
地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构,相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构;其楼板厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜小于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。
2 结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
3 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外,尚应符合下列规定之一:
1)地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍,且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
2)地下一层梁刚度较大时,柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍;同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上;
4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积,不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
【条文说明】朱炳寅 在《建筑抗震设计规范应用与分析》指出地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,“应避免在地下室顶板开设大洞口”。此规定的目的就是要确保上部结构嵌固部位的整体性。常有建筑因设置下沉式广场、商场自动步梯等导致楼板开大洞,对楼板整体性削弱太多,迫使嵌固部位下移。
大开洞定义及相关加强措施
1、结构设计统一技术措施 2020 西南院
4.8.1地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列规定:
1.地下室顶板应避免开设大洞口;地下室在地上结构相关范围内的顶板应采用现浇梁板结构,相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构;其楼板厚度不宜小于 180mm,混凝土强度等级不宜小于 C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于 0.25%。
【条文说明】此条指出顶板大开洞的定义:当地下室顶板开洞率>30%或洞口边长大于顶板相应边长30%时,应视为顶板开设大洞口。
2.地下室顶板开大洞,且洞口与塔楼距离较近时,若需要将嵌固部位设置在地下室顶板,应满足以下条件:
1)在楼板按弹性有限单元设置的整体模型中,建立地下室顶板位置设置强制约束使其位移为零的模型,与模拟地下室侧限的模型进行模态分析比较,若两者前几阶模态相同、周期相近且地下室顶板处位移较小,说明嵌固部位设置在地下室顶板是合理的。
2)洞口相关楼板等应能够有效传递水平力。满足设防地震作用下主拉应力小于 ftk,罕遇地震作用下不屈服。
3)满足规范相关嵌固部位楼板的构造要求。
【条文说明】此处给出了顶板作为嵌固端而又大开洞需要满足的条件。
3、川2020g145 四川省超限高层建筑抗震设计图示
地下室顶板作为嵌固部位条件:
1、地下室应较为完整,周边宜有与顶板相连的钢筋混凝土侧墙。在山(坡)地建筑中出现埋深度不够时,填土顶距地下室顶板高度小于地下一层层高1/3且小于1.5m;或者,填埋深度不够的范围只位于地下室的1条侧边且不大于该倒边长的1/4:或者,当大于边长1/4但小于边长1/2设置与该边地下室侧墙正交的支护墙等支挡结构,可认为不影响地下室固。支挡结构应能够将水平地震力有效传递至地基。
2、地下室顶板具有足够面内刚度,以有效传递上部结构底部剪力。厚度不宜小于180mm,应避免开设大洞口,洞口面积不宜大于该层面积的30%,特别应避免侧墙或剪力墙边开设洞口,以保证能够有效将地震水平力传给抗侧力构件。混凝土强度不宜小于C30,采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。由于地下室顶板覆土,塔楼范围地下室顶板位置高于塔楼外地下室顶板,应控制其高差不大于塔楼地下一层层高的1/3及1.5m的较小值、高差处采用梁或不小于250m厚钢筋混凝土墙构件,具有足够的抵抗面外水平推力的能力;高差处框架梁应设置竖向加腋以有效传递水平力并避免形成极短柱(图4.3.3-1)、当不满足时,可设置斜楼盖传递水平推力(图4.3.3-2)
3、地下一层的侧向刚度不小于与其相连的上部结构底层的2倍,地下一层的侧向刚度可取地上结构相关范围的侧向刚度。侧向刚度比可按《高规》附录E.0.1条考虑层高修正的等效剪切刚度比公式计算、底部嵌固层与二层的侧向刚度比,尚应满足《高规》公式3.5.2-2。
4、地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构,相关范围以外的地下室项板宜采用现浇梁板结构
1)地下一层柱截面每侧纵筋不应小于地上一层柱对应纵筋的1.1倍。
2)地下一层柱上端和节点左右梁端实配钢筋的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端的1.3倍、当地下室顶板梁刚度较大,其计算分配的弯矩接近柱弯矩时,可简化将地下一层柱上端和梁钢筋(顶面、底面)增大10%,以保证塑性铰出现在地上一层柱下端
3)地下一层剪力墙边缘构件纵筋面积不应少于地上一层对应边缘构件的纵筋面积
5、竖向构件在地下室顶板处转换时,地下室顶板不宜作为上部结构影固部位。
结论
1、何为地下室顶板大开洞?
答:当地下室顶板开洞率>30%或洞口边长大于顶板相应边长30%时,应视为顶板开设大洞口。
2、顶板作为嵌固端且又大开洞,需要哪些加强措施?
答:1)对地下室顶板开洞的模型与取消开洞的模型,分析比较竖向构件在地下室顶板处的水平变形,以及分析地下室的多塔模型与单塔模型的总体指标变化情况;
2)地震作用下,进行地下室顶板的应力分析。满足设防地震作用下主拉应力小于 ftk,罕遇地震作用下不屈服。
3)开洞后由于刚度削弱,导致地震作用下洞口周边的平面内变形略有变化,有必要对开洞周边楼板进行加强。