高層建筑地下室設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

【摘要】地下室工程在施工時(shí)期因其環(huán)境特殊、工種繁多、施工手段復(fù)雜，極易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。因此，對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高。在設(shè)計(jì)地下室時(shí)，應(yīng)具有安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，確保建筑的整體質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；地下室；荷載；頂板；抗浮

一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)概述

在建筑工程地下室的設(shè)計(jì)工作開(kāi)展之前，要對(duì)建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的考察，由于地下室建造層數(shù)逐漸增多，其在建筑位置處于地底深處，因此地下室所處的地質(zhì)環(huán)境是地下室設(shè)計(jì)的第一手參考資料。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要根據(jù)勘查得出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行全面的研究分析，從而得出設(shè)計(jì)方案。此外，建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作十分的復(fù)雜，需要結(jié)合很多的實(shí)際因素來(lái)綜合考慮，通常需要考慮使用功能、防火防水、坑道、通風(fēng)、采光等等要求，設(shè)計(jì)過(guò)程中也注意多學(xué)科知識(shí)的共同運(yùn)用。

二、高層建筑地下室設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

（一）地下室設(shè)計(jì)荷載

高層建筑地下室設(shè)計(jì)考慮的荷載主要有上部結(jié)構(gòu)自重、地下室自重、土壓力、水壓力和核爆動(dòng)荷載（考慮人防）等。地下室設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)規(guī)范給出的防空地下室不同部位應(yīng)考慮的荷載進(jìn)行荷載組合。規(guī)范規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)各組成部分參與組合的荷載分別為：頂板——考慮頂板靜荷載和頂板核爆動(dòng)荷載。側(cè)墻——橫向荷載包括土壓力、水壓力、核爆動(dòng)荷載產(chǎn)生的水平動(dòng)荷載，豎向荷載包括上部結(jié)構(gòu)自重、外墻自重、頂板傳來(lái)的靜荷載和核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。內(nèi)承重墻（柱）——考慮上部結(jié)構(gòu)自重、內(nèi)承重墻自重、頂板傳來(lái)的靜荷載和核爆動(dòng)荷載。基礎(chǔ)——考慮上部建筑物自重，地下室墻身自重，頂板傳來(lái)的靜荷載、底板核爆動(dòng)荷載。

（二）地下室頂板設(shè)計(jì)

地下室頂板作為高層建筑上部結(jié)構(gòu)的水平約束支座，剛度越大，對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到的約束作用就越好，所以剛度要求地下室頂板的厚度不能太薄，一般應(yīng)不小于 160mm。對(duì)于人防地下室，它的頂板厚度還須滿足人防要求。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5001-2001）規(guī)定，頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室層數(shù)不宜少于兩層，且樓板厚度、側(cè)向剛度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、配筋率等都要滿足相應(yīng)要求?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》還規(guī)定，作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的地下室樓層的樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)。因此，在計(jì)算高層建筑地下室層數(shù)或總層深時(shí)，不僅要知道地基基礎(chǔ)埋深，還必須考慮上述其它因素。

（三）地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室外墻結(jié)構(gòu)的靜止土壓力系數(shù)是設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的因素，當(dāng)靜止土壓力不具備試驗(yàn)條件時(shí)，就需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選取0.34～0.45的砂土和0.5～0.7的黏性土進(jìn)行合理的操作。地下室外墻的配筋計(jì)算在實(shí)際設(shè)計(jì)中就要按照雙向板的要求去計(jì)算帶扶壁柱外墻的配筋，按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算去分析扶壁柱的配筋結(jié)果。此外還需要處理底板標(biāo)高的變化，根據(jù)梁寬和梁內(nèi)側(cè)箍筋傳遞板的支座彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)，在地面層的開(kāi)洞位置設(shè)計(jì)外墻頂部的樓板支撐梁柱，并結(jié)合地下室外墻的實(shí)際情況以及車道底板的境況進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。地下室的外墻必須結(jié)合水、土的壓力去驗(yàn)算外墻的抗裂系數(shù)，在設(shè)計(jì)中注意荷載、靜止土壓力系數(shù)，精確地進(jìn)行室外墻的配筋計(jì)算和地下室的底板標(biāo)高設(shè)計(jì)。

（四）地下室底板設(shè)計(jì)

地下室底板同外墻一樣，除了要在受力上滿足要求外，還要防水防滲，所以其厚度不宜太薄，通常取 40-60cm，配筋率一般取為 0.25%。在底板的標(biāo)高變化處，要按照實(shí)際情況設(shè)置梁，梁寬通常應(yīng)大于底板厚度，梁內(nèi)要配有抗扭鋼筋，鋼筋數(shù)量應(yīng)根據(jù)底板傳遞到梁的支座彎矩進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于基礎(chǔ)是樁箱、樁筏的地下室底板，由于其起到樁承臺(tái)的作用，所以還要滿足抗彎、抗沖切剪切、局部受壓等要求。

（五）抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)

地下室的抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)通常出現(xiàn)地下水位沒(méi)有根據(jù)探測(cè)報(bào)告的要求或探測(cè)數(shù)據(jù)中沒(méi)有把浮力的地下水位及其變幅情況考慮在內(nèi)；地下室斜坡沒(méi)有對(duì)抗浮情況加以驗(yàn)算，地下室斜坡道和主體的分縫處沒(méi)有進(jìn)行處理；抗浮驗(yàn)算達(dá)不到規(guī)定的要求等。進(jìn)行地下室抗浮設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是地下水位及變幅的情況。事實(shí)上，在進(jìn)行地下室的抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，只把地下室的正常使用限度考慮在內(nèi)，而忽視施工時(shí)期和洪水時(shí)期的情況，會(huì)導(dǎo)致地下室在進(jìn)行施工的時(shí)候由于抗浮不合格，遭到局部破壞的現(xiàn)象。在大面積地下室的上部大多建有很多高層和低層的建筑物，因?yàn)榈叵率颐娣e很大，形狀各不相同，并且地下室上方的布局中不存在建筑，如此的情況導(dǎo)致地下室的抗浮設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，不好處理。必須對(duì)該建筑層進(jìn)行詳細(xì)的分析，隨后進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。進(jìn)行地下室的設(shè)計(jì)除了達(dá)到受力標(biāo)準(zhǔn)之外，抗?jié)B設(shè)計(jì)也是非常重要的一方面。因?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)施工一般帶有裂縫工作，想要滿足抗?jié)B的結(jié)果，通?？梢赃\(yùn)用下列措施。

1、對(duì)混凝土進(jìn)行收縮補(bǔ)償。在混凝土之中加入少量的膨脹劑，從而以混凝土的膨脹值消除混凝土的最后收縮值。如果差值大于或等于混凝土的極限拉伸，就可以合理掌控收縮值。

2、在混凝土中添加的膨脹劑，膨脹變形不可以把混凝土早期的收縮變形進(jìn)行補(bǔ)償，混凝土收縮補(bǔ)償帶的設(shè)置可以有助于混凝土連續(xù)的澆筑達(dá)到無(wú)縫施工的狀態(tài)。

3、后澆帶的設(shè)置為混凝土早期釋放約束力的有效技術(shù)，在長(zhǎng)久性變形縫上面已經(jīng)有了較大的應(yīng)用和改進(jìn)。

4、加強(qiáng)鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土必須把加強(qiáng)抗變形壓鋼筋考慮在內(nèi)，例如：在地下室側(cè)壁加強(qiáng)水溫度筋，從而起到強(qiáng)化混凝土表面的作用；地下室的側(cè)壁遭受底板和頂板的約束作用，由于混凝土的膨脹收縮性能不一致，可以在地下室的墻體中部建立水平暗墻，從而提高建筑的抵抗拉力。在進(jìn)行上述措施之時(shí)，必須做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

（六）抗震設(shè)計(jì)

建筑地下室的抗震設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)埋藏深度不夠的情況，地下室的頂板是上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，地下室一層的抗震等級(jí)設(shè)置為三級(jí)，上部結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)。如果地下室沒(méi)有進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，就會(huì)影響地下室整體的抗震效果。依照施工設(shè)計(jì)圖的標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下，半地下室所規(guī)定的埋深度必須大于地下室外地面的高度，從而可以不把層數(shù)考慮在內(nèi)，總高度可以從室外的地面開(kāi)始計(jì)算。地下室的墻柱及上部結(jié)構(gòu)的墻柱必須加以整合統(tǒng)一。如果地下室的標(biāo)高變化大于梁高的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)層的情況，必須運(yùn)用合理的措施加以處理，不然不能當(dāng)做上部結(jié)構(gòu)的位置。根據(jù)有關(guān)的要求得出，地下室樓層頂樓的上部結(jié)構(gòu)，必須運(yùn)用梁板結(jié)構(gòu)施工。

（七）地下室的防水設(shè)計(jì)

在地下室的設(shè)計(jì)中防水設(shè)計(jì)也是其中一個(gè)較為重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)初期要進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)建筑所處地區(qū)的氣象環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)降雨量等水量因素進(jìn)行了解，后根據(jù)工程的實(shí)際性質(zhì)來(lái)確定相應(yīng)的防水等級(jí)有防水層層數(shù)，在防水材料的選擇中也要選擇質(zhì)量高的、防水性能好的防水卷材，避免因防水材料失效而帶來(lái)的防水失效問(wèn)題。此外，還可采用自防水混凝土來(lái)增強(qiáng)防水性，設(shè)計(jì)足夠的混凝土壁厚度，來(lái)完善地下室的防水設(shè)計(jì)。同時(shí)由于現(xiàn)在的很多住宅區(qū)樓宇的地下室多用作用停車場(chǎng)，因此在防水設(shè)計(jì)時(shí)還要注意地下室車道中積水的排放設(shè)計(jì)，注重承臺(tái)及積水抗等的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等等。

結(jié) 語(yǔ)

綜上，高層建筑地下室設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足受力要求，又要考慮防水和抗震等方面。設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入研究地下室設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，力求做到安全與適用協(xié)調(diào)，技術(shù)與經(jīng)濟(jì)同步。

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