建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的探討

■趙光超，李連東

■1.身份證號(hào)碼:410526198609089097，河南 鄭州 450000;2.身份證號(hào)碼:410728198609277630，河南 鄭州 450000

土地資源有限，隨著建筑不斷的發(fā)展，地下開發(fā)利用成為現(xiàn)在建筑和城市交通發(fā)展的趨勢(shì)，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，由于受到使用功能和結(jié)構(gòu)需要的限制，大多數(shù)建筑在施建過(guò)程中，都進(jìn)行設(shè)置地下室，且建筑層也在不斷增加，這種建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是向地下多層發(fā)展，因此，防水和施工的地下室，已經(jīng)成為建筑工程的重點(diǎn)，在建設(shè)過(guò)程中也非常關(guān)注。由于在地下室的建設(shè)過(guò)程中，它具有比較高的隱蔽性，也具有特殊的環(huán)境，所涉及的施工工種也比較多。如不多加重視，就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，所以，在地下室的建設(shè)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)，要有具體嚴(yán)格的要求。

1 設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)過(guò)程中存在的問(wèn)題

地下室施工過(guò)程中，所涉及的施工專業(yè)比較多，需要彼此結(jié)合來(lái)完成，在施工前的設(shè)計(jì)，要考慮地下室的設(shè)備、人防需求、防火等設(shè)施建設(shè)，并且與地下的排水、坑道、通風(fēng)等功能相結(jié)合。對(duì)于高層建筑的大底盤地下室，在實(shí)際使用中，會(huì)存在塔樓沒有抗浮的情況，而且在地下室抗浮設(shè)計(jì)中，只是考慮了正常情況下所產(chǎn)生的極限狀態(tài)，在建設(shè)過(guò)程中，對(duì)出現(xiàn)洪水期等情況，考慮的還不夠。因此，抗浮不夠會(huì)損壞施工過(guò)程中的很多區(qū)域。并且對(duì)涉及的其他系統(tǒng)工程也有很多影響因素，如材料、設(shè)計(jì)、施工等，對(duì)整體地下室的影響因素主要有以下幾個(gè)方面:(1)建筑過(guò)程中所設(shè)計(jì)的抗震能力;(2)建設(shè)過(guò)程中設(shè)計(jì)的平面結(jié)構(gòu);(3)建筑過(guò)程中設(shè)計(jì)的外墻結(jié)構(gòu);(4)建設(shè)過(guò)程中設(shè)計(jì)的地下室抗浮。

2 優(yōu)化地下室的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)平面結(jié)構(gòu)的問(wèn)題

在建筑工程中，地下室的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮防火要求、使通風(fēng)、使用功能、排水、采光、坑道、管道等。例如在地下室設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)地下室的長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不一致的情況，要通過(guò)結(jié)構(gòu)專業(yè)，看是否需要變形縫的設(shè)置。通常情況下，在變形縫的設(shè)置過(guò)程中，盡量少設(shè)置，或者是不設(shè)置，由于變形縫的設(shè)置，在處理過(guò)程中，使施工的難度加大。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了達(dá)到不設(shè)縫的目的，可以通過(guò)合理的使用混凝外加劑，或者通過(guò)設(shè)置后澆帶、地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等的設(shè)計(jì)，如果地下室過(guò)長(zhǎng)的情況下，設(shè)置后澆帶已經(jīng)無(wú)法解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)具體的實(shí)際情況，利用較小的幾個(gè)地下室，對(duì)地下室進(jìn)行分層，然后用窄的通道連接各個(gè)地下室，實(shí)現(xiàn)使用目的。此時(shí)，變形縫的設(shè)置可以在通道處，這樣不僅使接縫的數(shù)量降低，而且變形縫所受的力也小，容易補(bǔ)救。解禍股的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采光通風(fēng)要設(shè)計(jì)的合理，如果對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的采光通風(fēng)不正確，會(huì)失去地下室的穩(wěn)定功能，地震力和上部結(jié)構(gòu)的風(fēng)力不可以傳送到側(cè)壁和地面上，對(duì)建筑深埋的基本要求也無(wú)法達(dá)到。例如側(cè)壁外設(shè)置采光井，就會(huì)出現(xiàn)采光井外壁和地下室頂板無(wú)法連接，進(jìn)而使地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。

2.2 設(shè)計(jì)地下室的抗震

地下室建設(shè)時(shí)，要考慮它的抗震功能，如果沒有正確的考慮抗震設(shè)計(jì)，會(huì)影響到整體建筑的抗震性能，因此，要在審查的過(guò)程中，要具體到施工審查的要點(diǎn)。通常施工過(guò)程中，地下室的外地面高度要低于半地下室的深埋度，只有這樣才可以不計(jì)算建筑層數(shù)，進(jìn)行計(jì)算室外地面的高度，地下室的墻柱和上部結(jié)構(gòu)墻柱要協(xié)調(diào)統(tǒng)一。如果內(nèi)外板面標(biāo)高和地下室頂板位置發(fā)生變化，像標(biāo)高己經(jīng)超出梁高的范圍，此時(shí)會(huì)形成錯(cuò)層，要進(jìn)行處理，不然上部結(jié)構(gòu)部位不能形成。要進(jìn)行相關(guān)規(guī)定的明確，頂樓是地下室樓層的上部結(jié)構(gòu)，所使用的樓蓋應(yīng)該是梁板結(jié)構(gòu)，要求下部結(jié)構(gòu)的建設(shè)，要保證對(duì)負(fù)荷地下室底板和樓層。同時(shí)要關(guān)注的，是計(jì)算剪力墻的加強(qiáng)區(qū)，在計(jì)算時(shí)。雖然是從地面向上計(jì)算，但也要把地下包含進(jìn)去。

2.3 抗?jié)B設(shè)計(jì)

地下室在設(shè)計(jì)過(guò)程中，受力設(shè)計(jì)是一個(gè)方面，對(duì)抗?jié)B設(shè)計(jì)也極其重要。由于鋼筋混凝土在工作工程中是帶裂縫的，要實(shí)現(xiàn)抗?jié)B，一般采取的措施有以下幾個(gè)方面:(1)混凝土的補(bǔ)償收縮。在混凝土中摻入U(xiǎn)EA，HEA 等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時(shí)，即可控制裂縫。(2)膨脹帶?；炷林信蛎泟┑呐蛎涀冃尾粫?huì)完全補(bǔ)償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補(bǔ)償收縮混凝土帶可以實(shí)現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無(wú)縫施工。根據(jù)工程實(shí)踐，一般超過(guò)60m 設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。(3)后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長(zhǎng)久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。(4)提高鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用:側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力。通過(guò)以上的措施后，還要注意養(yǎng)護(hù)混凝土。

2.4 外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)是外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算方法是根據(jù)水壓力和土壓力。在外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面:(1)土的靜止壓力系數(shù)的計(jì)算。靜止壓力在確定時(shí)，是依據(jù)試驗(yàn)來(lái)確定，如果無(wú)法滿足試驗(yàn)條件的情況下，選取的粘性土范圍可以在0.5 至0.7 之間，選取的砂土可以是在0.34 至0.45 之間。(2)荷載力承載設(shè)計(jì)?？傮w而言，可以將地下室的外墻荷載力分為豎向與橫向荷載力，其中豎向荷載能夠承載整體結(jié)構(gòu)性樓蓋的自身重力和傳遞重量，而橫向荷載則包括來(lái)自側(cè)向壓力、人工防護(hù)以及地面的荷載，在設(shè)計(jì)考慮過(guò)程中，合理計(jì)算各荷載對(duì)墻體內(nèi)部配筋彎曲的程度，一般只考慮橫向荷載配筋彎曲力的大小，而對(duì)豎向的彎曲力則不予考慮，只對(duì)墻體彎曲處進(jìn)行彎曲配筋曲力的計(jì)算。(3)地下室的外墻體配筋計(jì)算。對(duì)于地下室的外墻處合理配筋的計(jì)算，如果設(shè)計(jì)有扶壁柱形式的外墻，就需要依據(jù)設(shè)計(jì)的要求利用雙向板對(duì)配筋實(shí)施計(jì)算，由于整體電算計(jì)算法只考慮到了墻體與墻柱的配合與協(xié)調(diào)，并沒有充分考慮到墻柱截面以及內(nèi)墻鋼筋混凝土連接處的承載力。該方法計(jì)算出的結(jié)果，會(huì)導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)地下室的外墻水平配筋較多、力量富余，而扶壁柱的配筋相對(duì)少、力量弱，致使墻體豎向配筋承載力不足。因此，在設(shè)計(jì)配筋計(jì)算過(guò)程中，要合理考慮墻柱的截面面積與豎向配筋連接處的承載力，只有通過(guò)雙向板形式的計(jì)算，才能使有扶壁柱的墻體的配筋計(jì)算更為合理。但對(duì)于沒有扶壁柱的墻體豎向配筋承載力的計(jì)算則可以直接使用單向板計(jì)算法。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)建筑地下室的組成、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其構(gòu)造措施方面介紹了人防地下室及墻體結(jié)構(gòu)，并和普通地下室墻體結(jié)構(gòu)的比較，更明確了在兩者的區(qū)別及在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法做了具體的討論，特別討論了外墻和抗震、抗?jié)B結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，這些都是通過(guò)具體的一個(gè)數(shù)值來(lái)界定的，但結(jié)構(gòu)受力是一個(gè)連續(xù)性的過(guò)程，并不是通過(guò)某個(gè)數(shù)值做一突變的界定的;上端頂板的邊界條件只是通過(guò)板厚來(lái)確定的，沒有考慮頂板和頂板梁共同作用剛度增加的問(wèn)題;壁柱和上框梁考慮作用在其上的荷載時(shí)，其作用點(diǎn)只是大致位置作用在壁柱或暗梁的中心，忽略了其偏心作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng);鋼大門考慮到戰(zhàn)時(shí)強(qiáng)大的空氣沖擊波作用和洞口的應(yīng)力集中作用，按懸臂梁還是連續(xù)梁計(jì)算都存在著疑問(wèn)。因此，在建筑工程地下室施工過(guò)程中，建設(shè)地下室時(shí)，是非常復(fù)雜的工程，由于高層建筑的上部有很大的負(fù)荷，建筑基礎(chǔ)埋深也非常大，如果沒有合理的設(shè)計(jì)，會(huì)嚴(yán)重影響建筑的正常使用，同時(shí)也會(huì)影響工程造價(jià)。因此，在對(duì)地下室設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)型都要有保證，同時(shí)對(duì)抗?jié)B結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也要進(jìn)行考慮，確保地下結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中正常，且安全。