建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

文/楊德初 云南世紀(jì)陽(yáng)光建筑設(shè)計(jì)有限公司 云南昆明 650000劉坤朋 昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司 云南昆明 650000

建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

文/楊德初 云南世紀(jì)陽(yáng)光建筑設(shè)計(jì)有限公司 云南昆明 650000劉坤朋 昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司 云南昆明 650000

就我國(guó)目前的建筑水平現(xiàn)階段，地下室已經(jīng)成為一般高層建筑都必有的設(shè)計(jì)部分。當(dāng)今的建筑技術(shù)及設(shè)計(jì)水平呈逐年進(jìn)步發(fā)展的趨勢(shì)，建筑地下室的設(shè)計(jì)層數(shù)，也隨之不斷增加。在建筑設(shè)計(jì)中，地下室部分是相對(duì)較為難且重要的一部分內(nèi)容。這使得建筑地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，越來(lái)越成為建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中不可或缺、至關(guān)重要的一部分。

建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)要求

1、地下室地的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有:頂板、外側(cè)墻、底板等一些構(gòu)件。

2、孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，其中包含地下室的出人口的防護(hù)與消波系統(tǒng)，其出人口的設(shè)計(jì)包括對(duì)防護(hù)密閉門(mén)的選用、門(mén)框墻、臨空墻的計(jì)算等，而消波系統(tǒng)則是對(duì)防爆破活門(mén)的選用和擴(kuò)散室(箱)的設(shè)計(jì)。

3、我們?cè)趯?duì)地下室進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，其與上部結(jié)構(gòu)是否進(jìn)行一起計(jì)算，這種情況對(duì)于其計(jì)算的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影響，地下室的底板多做為整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，所以我們?cè)谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮其地基所產(chǎn)生的反作用力，而地下室的頂板做為建筑工程的重要組成部份，需要考慮組合完成后的靜荷載，而其外墻則需要考慮來(lái)自于側(cè)向的水、土的水平作用組合。

二、建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

通過(guò)以上建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，我們認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾大特點(diǎn)。作為從事建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作人員，在工程設(shè)計(jì)額過(guò)程中就要切實(shí)掌握如下要點(diǎn)：

1、平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑地下室的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們要做到注意其承重力以及空間的合理布置，這一點(diǎn)是在建筑地下室設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)之一，但是此一關(guān)鍵點(diǎn)存在的影響相對(duì)比較小。如：在民居的設(shè)計(jì)當(dāng)中，地下室的設(shè)計(jì)就應(yīng)當(dāng)最大程度地壓縮各個(gè)房間的空間大小。以便分割更多的地下室房間，使建筑地下室的實(shí)用價(jià)值最大化。而酒店賓館等的地下室設(shè)計(jì)首先考慮的是停車場(chǎng)的設(shè)計(jì)。這就要求在保證地下室的承重能力符合要求的情況下，最大程度地體現(xiàn)空間大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑地下室的平面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要在綜合開(kāi)發(fā)商的建設(shè)意圖、建筑物的承重能力及其功能等三方面的基礎(chǔ)上進(jìn)行，從而以保證該設(shè)計(jì)理念的功能性、科學(xué)性及合理性。

2、抗?jié)B抗浮性能設(shè)計(jì)

抗浮現(xiàn)象一般不會(huì)出現(xiàn)在地下水位較深、埋藏較淺的地下室。裙房與地下室作為高層建筑的重要組成部分，在地下室埋藏深度較高等情況下，將出現(xiàn)抗浮問(wèn)題。通常情況下，高層建筑設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)基坑坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高加以重視，在有效提升的基礎(chǔ)上，對(duì)抗浮防水位進(jìn)行相應(yīng)程度地降低。高層建筑基礎(chǔ)底板一般選用兩種形式的基礎(chǔ)：平板式筏板、梁板式筏板。在抗浮設(shè)計(jì)中，與平板式筏板基礎(chǔ)重量相比，應(yīng)確保梁板式筏板基礎(chǔ)填覆土重量與其具有一致性，但在設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保梁板式筏板基礎(chǔ)具有較高的高度，在兩者基頂標(biāo)高相同的前提下，相比基礎(chǔ)埋深，埋藏深度多的為梁板式筏板。以此提升抗浮水位，相比兩種基礎(chǔ)，在抗浮水位控制中，應(yīng)選用平板式筏板基礎(chǔ)。

高層建筑設(shè)計(jì)中樓蓋主要采用寬扁梁的形式，在1：22與1：16的范圍內(nèi)有效控制樓蓋的截面高度和跨度，通過(guò)寬扁梁的廣泛運(yùn)用，可有效降低地下結(jié)構(gòu)層高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗浮設(shè)計(jì)的目標(biāo)。提升地下室層高是處理地下室抗浮的最常用方式，該方法的運(yùn)用，將對(duì)地下室重量進(jìn)行相應(yīng)程度的增加，為此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須充分考慮地基土承載能力。在對(duì)高層建筑主體結(jié)構(gòu)地基承載力進(jìn)行有效提升的同時(shí)，應(yīng)重視地下室層高問(wèn)題，通過(guò)增加主體結(jié)構(gòu)埋置深度，有效提升地基承載力。

增加基礎(chǔ)底板厚度、頂面覆土厚度與頂面為基礎(chǔ)配重增加的主要方式，利用加大基礎(chǔ)配重的方式，可快速解決抗浮問(wèn)題，但該方式必須提高埋置深度，這種情況下將增加地下室抗浮設(shè)防水位高度，由此可見(jiàn)，該方式在抗浮設(shè)計(jì)中應(yīng)用較少。在基坑坑底標(biāo)高不變的情況下，通過(guò)地下室頂板厚度增加，也可以達(dá)到地下室重量加大的目的。這種方式應(yīng)用中，一般不進(jìn)行次梁設(shè)置。

3、頂板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

頂板部分是地下室連接上層建筑的粘合部位，地下室頂板的設(shè)計(jì)十分重要。頂板設(shè)計(jì)要在充分考慮科學(xué)高度的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并且要充分考慮對(duì)土層的保護(hù)。頂板設(shè)計(jì)更是關(guān)系到地下室及其上層建筑整體功能的協(xié)同性。準(zhǔn)確地計(jì)算取得的地下室承載能力的數(shù)值，要充分考慮到設(shè)計(jì)中可能存在的各類干擾因素。某些功能性的建筑物，其地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還必須要考慮到防爆能力。以保證能夠抵御爆炸沖擊下帶來(lái)的壓力，很好地穩(wěn)定整體建筑。設(shè)計(jì)者必須充分考慮地下室頂板設(shè)計(jì)存在的各類因素，以避免設(shè)計(jì)漏洞，引發(fā)嚴(yán)重后果。

4、外墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

混凝土、水、鋼筋的比例問(wèn)題是地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。建筑地下室外墻承受著來(lái)自兩方面的壓力：分別是豎直方向的力和水平方向的力。豎直方向的壓力是指：上層建筑本身質(zhì)量所帶來(lái)的壓力；水平方向的壓力是指：由來(lái)自橫向土層的擠壓力。此外，地下室還要能夠承受自然災(zāi)害給帶來(lái)一定壓力。設(shè)計(jì)理念中就必須充分考慮到建筑地下室將要承受的各類外在壓力情況，從而科學(xué)的設(shè)計(jì)以增強(qiáng)多種外力情況下的荷載能力。

5、抗震設(shè)計(jì)

由于我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，每當(dāng)有地震發(fā)生時(shí)，給我國(guó)所造成的傷害是非常巨大的，不僅嚴(yán)重影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，更為重要的是我國(guó)有很多的人們而因此犧牲寶貴的生命。因此，在對(duì)建筑地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要做好抗震方面的設(shè)計(jì)工作，確保我國(guó)建筑地下室具有更好的抗震性能。

在對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先需要確保地下室的構(gòu)造具有足夠的深度，對(duì)于越是高和大的建筑，越要確保地下室的埋藏深度更深，這樣才能確保地下室結(jié)構(gòu)和整體建筑具有足夠的抗震性能。其次，為了提高地下室結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度，還需要使用抗震強(qiáng)度較大的施工材料進(jìn)行施工。與此同時(shí)，在整個(gè)地下室工程的施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)圖紙來(lái)進(jìn)行施工，并且需要采取有效的加固措施對(duì)地下室的墻壁進(jìn)行有加固處理，以確保地下室的抗震能力達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。

最后，在對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要確保地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)。比如說(shuō)建筑工程的地面上建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)是三級(jí)，那么地下室結(jié)構(gòu)地下一層的抗震等級(jí)至少也得是三級(jí)，地下二層及以下可以降低到四級(jí)。

6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超長(zhǎng)情況的處理

在某些情況下，地下室的結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)超長(zhǎng)的情況。這種情況對(duì)地下室工程的質(zhì)量造成一定影響。有必要采取相應(yīng)的處理方法以規(guī)避弊端。建筑地下室結(jié)構(gòu)易在環(huán)境本身帶來(lái)的壓縮力下，造成裂縫現(xiàn)象。

一般情況下，可采取增設(shè)后澆帶的方法或采取在混凝土中摻入微膨脹劑的技術(shù)手段，并同時(shí)做膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)，提升鋼筋混凝土抗拉力等方法來(lái)預(yù)付地下室在結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)情況下產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象，從而以保證建筑地下室的工程質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中舉足輕重且較為復(fù)雜。建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否具有科學(xué)性、合理性，對(duì)建筑的工程質(zhì)量以及工程造價(jià)、建筑結(jié)構(gòu)安全等各方面有直接影響。建筑設(shè)計(jì)者在考慮設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須充分考慮到各類影響因素的存在，并通過(guò)一系列合理可行的技術(shù)手段，來(lái)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)，以提升建筑質(zhì)量，增強(qiáng)整體建筑的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

[1]張同波，劉漢進(jìn).地下室抗浮失效的3種形態(tài)及其上浮特征[A].第二屆全國(guó)地下、水下工程技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2011.

[2]徐琛，戚承志，陳昊祥，李博寧.縱向剪切波作用下長(zhǎng)型地下結(jié)構(gòu)與Pasternak地基相互作用研究[J].北京建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（01）.

[3]陳翌，蔡耿.地下室結(jié)構(gòu)工程幾個(gè)容易被忽視的質(zhì)量問(wèn)題[A].第十二屆全國(guó)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2013.

[4]卞萍，馬明芳.簡(jiǎn)要探討建筑物地下室防水施工的措施[J].黑龍江科技信息，2009（04）.