在结构分析与设计中，通常需要将地下室及其上部结构作为一个整体进行分析。这是因为上部结构与地下室共同构成了一个统一的受力体系，具有协调一致的位移场，能够实现相互之间的变形协调。通过整体建模和共同作用分析，可以更准确地反映地下室结构对上部结构的影响。此外，由于地下室通常受到回填土侧向约束作用，这种约束会对整体结构的水平位移产生显著影响，因此需要在计算中予以充分考虑。本文首先介绍SAUSG软件中土弹簧参数计算的基本原理及参数设置方法，随后通过某实际工程案例，对比说明地下室参与整体共同计算对结构分析结果的影响，为类似工程提供参考。

地下室回填土定义对话框功能位于【属性修改】菜单栏【地下室信息】中，将地下室纳入整体模型后，需要在对话框中定义地下室回填土信息相关的参数：分别是地下室层数、扣除地面以下几层的回填土约束以及土层水平抗力系数的比例系数（m值）。

图1 地下室信息在菜单中的位置

地下室层数信息的默认值直接从模型中读取，即导入模型时自动获取模型定义的地下室层数，同时支持用户根据实际需求进行自定义修改。扣除地面以下几层的回填土约束允许用户自定义土体约束的施加范围，即从地面向下排除指定层数的地下室，仅对剩余的地下室层数施加土体约束。土层水平抗力系数的比例系数（m值）的默认值直接从模型中读取，即导入模型时自动获取，同时支持用户根据实际需求进行自定义修改。

图2 地下室回填土信息对话框

假设土体为线弹性连续介质，其等代土弹簧的刚度通过土介质的动力分析确定。在我国公路桥梁桩基静力设计中，“m法”是一种常用的计算方法。对于动力分析中采用的“m值”，建议优先以现场实测数据作为依据。根据“m法”计算土体应力的公式为：

式中：

为地基土的比例系数；

为地下室土层深度；

为桩在深度z处的横向位移（即该处土的横向变位值）。

由此可以求出土弹簧的刚度为：

式中：

为地下室的高度；

为地下室垂直于土压力作用方向的结构宽度；

为地下室垂直于土压力作用方向的土弹簧数目。

侧土约束的施加效果如图3所示。具体施加位置为每一层地下室顶板外边缘与外墙顶部边线外边缘共同围合形成的封闭外轮廓线。土弹簧的刚度平均分配在沿此封闭边界的构件节点上，以模拟土体对地下室侧向位移的限制作用。

图3 侧土约束施加效果

土弹簧的力学行为通常采用减隔震装置中的间隙单元（Gap Element）进行模拟。这种模拟方法的本质是建立一种单向压缩作用：仅当单元受压时，提供刚度。这种本构关系准确反映了土体仅能提供压缩抗力而无法承受拉力的力学特性。

在软件中可以按以下流程进行土弹簧刚度的批量修改操作：首先进入建模编辑模块，点击【减隔震】按钮，在左侧弹出的构件布置对话框中，会显示按层和方向命名的地下室土弹簧，用户只需选中需要修改的弹簧组，点击修改按钮，可以在弹出的减隔震装置截面属性对话框中对土弹簧刚度进行修改，如图4所示。

图4 批量修改土弹簧刚度

某实际工程为钢筋混凝土框架核心筒抗震结构，建筑平面为矩形，地下一层，地上19层。地上部分具体尺寸为：沿X方向的长度为50.4米，沿Y方向的长度约为31.4米，总高度为89.1米。结构按照7度抗震设防烈度进行设计，位于III类场地，场地分组为第一组，场地特征周期为0.45秒，阻尼比，建筑示意图如图3所示。

图3 某实际工程建筑示意图

源模型为PKPM模型，因此需通过SATWE接口导入源模型的PDB文件，生成.ssg文件，在导入模型时分别保留与删除地下室。导入模型后需与PKPM计算结果对比结构总质量与前三阶周期，确保结构导入正确。PKPM模型总质量为66541.995t，导入SAUSAGE的模型总质量为67425.13t，差别为1.3%，小于2%，在合理范围之内。PKPM模型前三阶周期与SAUSAGE模型前三阶周期对比见表1。

表1 模型周期对比

按照第一节中的操作，为导入的模型地下室施加土弹簧约束，生成模型1，m值与SATWE回填土信息中的m值保持一致，取为60；将模型删除地下室生成模型2。选择一条人工波分别对两个模型进行大震弹塑性分析，分析结果如图4所示。当删除地下室时，结构的最大层间位移角为1/264；而设置土弹簧后，该值增大至1/218。在删除地下室的模型中，首层底部按固接处理，未计入地下室侧移贡献，因此最大层间位移角较保留地下室模型更小。

图4 层间位移角对比

将地震动峰值加速度按照7度大震（220cm/s²）进行分析，两个模型的构件性能如图5所示，删除地下室模型底部出现了重度及严重损坏，底部损伤更为严重。

a）删除地下室模型 b）施加侧土压力模型

图5 构件性能对比

1.SAUSG2026新增了自动添加侧土弹簧功能，用户只需输入地下室参数即可一键生成，相比旧版手动操作大幅提升了建模效率。

2.m值是影响侧土弹簧刚度的关键参数，m值的大小直接决定了弹簧的约束强弱。当m值设置较大时，弹簧刚度随之增大，这意味着地下室侧向约束更强；反之，若m值设置较小，弹簧约束变弱。在实际工程应用中，需要根据场地土质条件和工程经验合理确定m值。

3.本文对于设置土弹簧和删除地下室两种情况进行了对比，删除地下室以后，结构层间位移角更小，结构损伤更为严重。对于其它案例是否具有相同结果还需进一步进行验证。