淺談建筑半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

藍煥暉

摘 要：隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展和進步，城市化進程不斷深化發(fā)展，我國建筑行業(yè)迎來了一個又一個發(fā)展的高峰期。進入新世紀(jì)以來，我國各個地區(qū)的建筑工程數(shù)量和規(guī)模在不斷提升和擴大，建筑物結(jié)構(gòu)逐漸趨于復(fù)雜化和多樣化，國家人口數(shù)量增多，居民物質(zhì)生活水平顯著提升，對建筑物功能提出了更高的要求。同時隨著建筑用地資源稀缺，地下建筑施工就成為提高土地利用資源的重要措施。但是由于地下室使用有其獨特技術(shù)要求，加上地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中一定要保證科學(xué)合理。對于建筑物來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程建設(shè)施工的重要環(huán)節(jié)，文章主要結(jié)合實際案例，就建筑物半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計措施進行了分析，希望通過本次研究對更好的提升半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量有一定助益。

關(guān)鍵詞：建筑物施工；半地下室；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計措施

進入新世紀(jì)以來，建筑領(lǐng)域在國民經(jīng)濟建設(shè)方面發(fā)揮著十分重要的作用，最近幾年建筑逐漸向著多功能化，多樣化和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化角度轉(zhuǎn)變，這主要是基于消費者對建筑需求多樣性要求。建筑功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，是基于科學(xué)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下才能實現(xiàn)的。最近幾年，建筑框架結(jié)構(gòu)的合理性就成為消費者高度關(guān)注的問題。建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個建筑物的使用功能有著較為嚴(yán)重的影響，特別是對于建筑物半地下室框架設(shè)計，需要綜合分析好各個方面優(yōu)勢和缺點，綜合采取多樣化的設(shè)計理念，保證整個框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和合理性和科學(xué)性。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則分析

在地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要重點考慮的就是整個地下建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和科學(xué)性，做好抗震設(shè)計工作，避免地震對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生威脅和影響。在地下室框架結(jié)構(gòu)抗震性能計算過程中，需要結(jié)合不同的地質(zhì)特點以及整個建筑物的整體性質(zhì)，決定是采用剛性計算還是柔性計算，亦或者采用剛?cè)峒鎮(zhèn)涞睦碚撚嬎隳Ｊ竭M行計算。同時在對建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)性能計算過程中還要對建筑物地基類型進行充分考慮。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可以考慮將建筑物設(shè)計成雙向梁柱承載體系，可以顯著提升地下室框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施分析

2.1 案例研究。本次研究選擇的工程為廣東省陽江市某房地產(chǎn)開發(fā)商的地下車庫，建筑物功能為高層商住樓用戶提供車庫，地面以上無建筑物，為純地下車庫，屬于半地下室類型，整個地下建筑物總高度3.9m。按照現(xiàn)行國家規(guī)范和廣東省省規(guī)的相關(guān)設(shè)計要求，本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第一組，地下車庫框架結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，地面粗糙度類別為C類。由于工程場地的地下水位較高，且開挖土多為細砂，對細砂層的開挖，會給施工帶來巨大困難，故選用半地下室模型結(jié)構(gòu)，其中以室外地坪標(biāo)高為±0m，半地下車庫結(jié)構(gòu)底板上皮標(biāo)高為-1.7m，地下車庫建筑頂板地坪標(biāo)高為2.2m。

2.2 建筑物半地下室框架結(jié)構(gòu)模型計算分析。在本次項目工程設(shè)計過程中，要求半地下室窗戶以上露出地面30cm左右，要想滿足這方面施工要求，半地下室擋土墻和頂板結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)連接互通，正是因為這個特殊的施工要求，半地下室距離水平地面以下有超過2.4m的結(jié)構(gòu)位于水平地面以下。本次項目工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，總共有兩套方案，第一種設(shè)計方案是按照整體原則。根據(jù)整個建筑物樓層的實際需求進行科學(xué)設(shè)計，這樣不考慮地下室，也不需要進行擋土墻設(shè)計，然后使用相應(yīng)的計算軟件設(shè)計出相應(yīng)的設(shè)計模型，第二種方案是在地下室設(shè)計過程中，從工程局部出發(fā)，在進行計算模式設(shè)計過程中，在軟件地下室參數(shù)中填寫1，存在一層地下室。通過對這兩種計算方式進行分析發(fā)現(xiàn)，如果從整體施工合理性考察，應(yīng)用第二個設(shè)計模型比較合理，應(yīng)用第一種設(shè)計模型，在項目工程具體施工過程中存在很多不確定和不安全的因素。但在第二種設(shè)計模型中，因為采用的剪力墻結(jié)構(gòu)，而框架結(jié)構(gòu)的參數(shù)數(shù)據(jù)只是地下室一層的數(shù)據(jù)，因此，在施工過程中有可能會出現(xiàn)明顯的側(cè)向高度突變等問題，整個彎矩和第一種計算模型下相比較，明顯數(shù)值和很大。因此，在選擇計算方案過程中應(yīng)該從綜合方面綜合分析，從而選擇合適的計算模型。

2.3 整體模型設(shè)計措施分析。在對地下室擋土墻進行開洞處理之后，會導(dǎo)致短柱現(xiàn)象的發(fā)生，這時整個擋土墻的抗震性能并不是很好。在具體施工過程中，如果施工現(xiàn)場能夠滿足相應(yīng)的施工要求，擋土墻和地下之主體結(jié)構(gòu)之間可以不進行連接，保證兩者至今相互獨立和脫離。也就是在主體和擋土墻還有一段距離時，建設(shè)一個磚墻砌體，主體結(jié)構(gòu)和這個砌體墻連接，而不和擋土墻結(jié)構(gòu)連接，這樣即便是出現(xiàn)了地震，主體結(jié)構(gòu)和擋土墻也不會出現(xiàn)相互碰撞。但是如果在施工現(xiàn)場無法滿足主體結(jié)構(gòu)和擋土墻兩者的獨立性，砌體墻連接模式就不能應(yīng)用，這時就需要設(shè)計人員在設(shè)計地下室剪力墻時，必須增加外墻剛架柱的抗剪能力。在具體施工過程中，設(shè)計人員必須采取必要措施對框架柱進行高加密處理，如果依然不能滿足施工要求還需要設(shè)計人員向其中加入型鋼芯柱。此外，在施工過程中，對于沒有開洞的剪力墻，需要我們結(jié)合剪力墻水平方向的長度科學(xué)設(shè)計。如果長度比較小，則可以將剪力墻設(shè)計成地下室暗柱，保證上下能夠聯(lián)會貫通。這種設(shè)計形式主要是因為短肢剪力墻的受力情況與暗柱的受力情況大致相同。在設(shè)計過程中，為了切實保證暗柱的抗震性能，設(shè)計人員應(yīng)該增加暗柱的抗剪箍筋。在具體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)該從整體角度出發(fā)，考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。對于第一種計算模型，在施工過程中與實際本身存在缺陷，但是框架結(jié)構(gòu)的梁柱需要結(jié)合第一種計算模型獲得，而第二種計算模型的地下室擋土墻中能夠更好的提升整個結(jié)構(gòu)的剛度，第二種計算模型框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力要顯著高于第一種計算模型。所以在具體設(shè)計計算過程中，設(shè)計人員應(yīng)該從整體出發(fā)，將兩種計算模型有機結(jié)合，確保設(shè)計方案能夠滿足施工要求。

2.4 擋土墻結(jié)構(gòu)計算分析。不同的地質(zhì)環(huán)境，擋土墻所受到壓力是各不相同，當(dāng)?shù)叵滤徊桓邥r，可以讓擋土墻和框架柱采用固定連接或者鉸接方式進行連接。但是當(dāng)擋土墻和框架柱結(jié)構(gòu)連接后，整個結(jié)構(gòu)橫向方面會受到來自多方面壓力的影響。如果整個框架柱的剛度較大，則結(jié)構(gòu)受到的間接性壓力更加突出。在本次項目工程設(shè)計過程中，設(shè)計人員對采用簡化式計算方式，將擋土墻的荷載按照矩形荷載計算，將其看作是三個邊被固定，一個邊自由板面，然后通過計算既能夠得出框架柱上受到的間接性側(cè)壓力。在實際設(shè)計過程中，可以將地下室的擋土墻看做是一個板面結(jié)構(gòu)進行計算和設(shè)計，當(dāng)擋土墻的長度和高度比值大于3，則可以將這個擋土墻看做是一個板面結(jié)構(gòu)，整個擋土墻的側(cè)壓力僅僅向著擋土墻上下兩個方面?zhèn)鬟f，而對框架柱的產(chǎn)生的側(cè)壓力可以忽略不計。如果擋土墻的長度和高度比值小于2之后，可以將擋土墻看做一個雙向板進行計算。

總之，文章所提出兩種計算模式，不管單一使用那種計算模型，都存在一定的缺陷，因此，就需要設(shè)計人員結(jié)合項目工程實際情況，考慮到框架柱和擋土墻的側(cè)向壓力問題，綜合應(yīng)用上述兩種方案，保證施工順利完成。

參考文獻

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