地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)介

張興仙

【摘要】本文結(jié)合云南省紅河州開遠(yuǎn)市銀發(fā)大酒店配套項(xiàng)目地下車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論述了地下室梁、板、柱及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及車庫底板的抗浮計(jì)算介紹。

【關(guān)鍵詞】地下室 梁 板 柱 基礎(chǔ) 抗浮設(shè)計(jì)

1 工程概況

本工程位于云南省開遠(yuǎn)市，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，地下2層、地上13層，總建筑面積為：28651m2，其中：地上建筑面積：2067m2，地下建筑面積：7973m2。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級(jí)二級(jí)。基礎(chǔ)形式為長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁+承臺(tái)。人防為常6級(jí)乙類二等人員掩蔽部。

2 地下室主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息

2.1 板厚及配筋情況

本工程地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位，地下室頂板厚180mm，負(fù)二層頂板厚度200mm（負(fù)二層為人防地下室），板混凝土等級(jí)C35，地下室頂板及負(fù)二層頂板配筋雙層雙向且每層每個(gè)方向的配筋率不小于0.25%。

2.2 柱尺寸及配筋情況

本工程純地下室柱截面為600x600，配筋根據(jù)計(jì)算，混凝土等級(jí)C40，塔樓柱截面與上部相同，配筋根據(jù)計(jì)算與塔樓柱配筋地下一層柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積不小于地上一層柱對(duì)應(yīng)縱向鋼筋的1.1倍包絡(luò)。

2.3 梁尺寸及配筋情況

地下室最常見的功能一般都是地下車庫，有時(shí)也會(huì)用于大型超市等其它用途。一般純地下室的柱網(wǎng)都是在8.1m～8.4m左右，這樣的話可以滿足三輛車的停放，梁系的布置一般是根據(jù)板上的荷載來選擇做“十”字梁還是“井”字梁。一般情況下負(fù)三層、二層如果只是停車庫的話，頂板可以做成“十”字梁；地下室頂板的話就需要根據(jù)覆土荷載，是否過消防車、消防車荷載的大小以及是否有人防荷載來選擇。本工程地下室頂板覆土0.6米且有消防車荷載，所以采用“井”字梁。負(fù)二層雖是人防地下室，根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)人防位于負(fù)二層時(shí)，可不考慮常規(guī)武器地面爆炸產(chǎn)生的等效靜荷載，但構(gòu)造要滿足《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，負(fù)二層頂板采用“十”字梁。

2.4 嵌固端上一層與下一層側(cè)向剛度比

當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，地下室一層相關(guān)范圍的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下抗震等級(jí)可逐級(jí)遞減，一般不低于四級(jí)。地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。

結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度（剪切剛度），不宜大于相關(guān)范圍地下一層的側(cè)向剛度（剪切剛度）的0.5倍?？拐鸬燃?jí)和剛度比所說的地下室相關(guān)范圍一般指上部塔樓向四周延伸2～3跨（一般不超過20米）的范圍。

本工程經(jīng)計(jì)算后的剛度比滿足規(guī)范要求。本工程剛度比如表1所示：

2.5地下室外墻

本工程地下室負(fù)一層外墻的厚度250mm，負(fù)二層外墻的厚度350mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。地下室外墻應(yīng)計(jì)算的主要荷載有：擋土墻上的側(cè)壓力（包括室外地坪荷載引起的側(cè)向壓力、土壓力、水壓力等）、擋土墻承受的豎向荷載（包括上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向荷載、擋土墻的重力荷載等）。承載力極限狀態(tài)計(jì)算：受彎承載力計(jì)算、受剪承載力計(jì)算。正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算：平面外撓度驗(yàn)算、關(guān)鍵部位裂縫寬度驗(yàn)算。外墻配置的鋼筋均滿足計(jì)算和構(gòu)造要求。

2.6 防水板

防水板的厚度一般不宜小于250mm，具體需要做多厚應(yīng)根據(jù)地下室層數(shù)、層高以及水浮力的大小來確定。本工程經(jīng)設(shè)計(jì)確定防水板厚度為500mm，混凝土等級(jí)C40。防水板的抗，分為整體抗浮和局部抗浮，整體抗浮是整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足地基規(guī)范抗浮穩(wěn)定性要求，Gk/Nwk> 1.05，才能保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生整體上浮。一般有地上的多高層結(jié)構(gòu)基本滿足，底層和純地下室的柱很可能不滿足，需要配重、抗浮樁等措施。局部抗浮主要是防水底板在水浮力作用下發(fā)生較大裂縫或變形，即向上撓度及裂縫過大，需要將防水底板做厚，鋼筋配足。

對(duì)于整體抗浮，一般我們可以先采取一種簡(jiǎn)單的判斷方法，先手算，看Gk（每一層板自重+每一層的裝修層自重）是否大于等于1.05Nwk，如果大于等于則不需要通過建立模型來驗(yàn)算；如果小于那就需要建立一個(gè)整體抗浮模型來驗(yàn)算，就是把地梁層模型和上部整體模型組裝在一起，把水浮力按反向的恒荷載輸入模型，因?yàn)槲覀冊(cè)诳紤]整體抗浮是按最不利的情況不考慮活荷載的貢獻(xiàn)，其次這只是荷載正反向的疊加，不存在內(nèi)力的計(jì)算，所以水浮力按恒荷載輸入模型，通過PM的豎向?qū)Ш?.0恒+0活看柱子是否存在拔力，如果不存在拔力，則不需要采取措施，如果存在拔力，在實(shí)際工程中一般可采取以下幾種抗浮措施：

1、增加結(jié)構(gòu)自重、在基礎(chǔ)底板上加壓重材料或增加基礎(chǔ)底板挑邊，利用挑板上的土提供有效地壓重；

2、設(shè)置抗拔樁、抗拔錨桿等抗拔構(gòu)件提供有效的抗浮力；

3、采取有效、可靠的降低水位的措施。

防水底板以及地梁作為局部構(gòu)件，需要建模計(jì)算，板厚、梁高需要根據(jù)計(jì)算看多少合適，配筋需要根據(jù)水浮力和正向荷載兩個(gè)模型包絡(luò)配筋。本工程水浮力計(jì)算如下：根據(jù)地勘報(bào)告，地下室抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為：1094.850m，建成地面標(biāo)高為：1097.00m恤0.000）地下室底板標(biāo)高為1089.20m，底板厚度為500mm，水浮力F=（1094.850-1089.200+0.5）×10=61.5Kpa。計(jì)算底板反向時(shí)，水浮力按61.5Kpa考慮。

以下是分析是否需要整體抗?。ㄕw抗拔）：

1、水浮力F=61.5×1.05=64.575Kpa，計(jì)算取值64.5Kpa

2、結(jié)構(gòu)自重G=（0.5+0.2+0.18）×26+1.5+1.5 +1.5 =27.38Kpa <64.5Kpa

故本工程需要驗(yàn)算整體抗浮。通過模型計(jì)算部分純地下室柱存在拔力，則在該柱下設(shè)置了抗拔樁。

2.7 基礎(chǔ)

基礎(chǔ)作為整個(gè)建筑中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須小心謹(jǐn)慎，仔細(xì)認(rèn)真的設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)宜采用當(dāng)?shù)爻墒炜煽康募夹g(shù)；宜考慮基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的影響?；A(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度，在確定埋置深度時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑物的高度、體型、地質(zhì)情況、抗震設(shè)防烈度等因素?；A(chǔ)的埋置深度是從室外地面算至基礎(chǔ)底面，一般天然地基可取房屋高度的1/15，樁基礎(chǔ)不計(jì)樁長(zhǎng)可取房屋高度的1/18。

地下室基礎(chǔ)設(shè)計(jì)首先要看上部塔樓的情況，高層的話一般采用樁基礎(chǔ)+承臺(tái)或樁基礎(chǔ)+筏板，也有當(dāng)持力層較好的時(shí)候采用獨(dú)立基礎(chǔ)或純筏板基礎(chǔ)。多層和純地下室的話一般采用獨(dú)立基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)，當(dāng)然這個(gè)是在整體抗浮驗(yàn)算后沒有拔力存在的情況下；如果地質(zhì)情況不太好，基礎(chǔ)持力層比較差或存在拔力的情況下，則可采用樁基礎(chǔ)+承臺(tái)。

本工程基礎(chǔ)采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁+承臺(tái)，樁混凝土等級(jí)C35。由于本工程上部荷載差異比較大，采用了兩種樁長(zhǎng)的形式，高層部分采用了樁長(zhǎng)更長(zhǎng)、剛度更大、承載力更高的25米樁，純地下室采用了樁長(zhǎng)更短、剛度更小、承載力更低的15米樁，其中部分樁兼做抗拔樁。

3 結(jié)論

隨著國(guó)家的發(fā)展日新月異，城市建設(shè)用地的日趨緊張和城市停車位的緊缺，帶地下室的建筑工程將會(huì)越來越多，本文針對(duì)已設(shè)計(jì)工程進(jìn)行了幾點(diǎn)總結(jié)，希望在以后類似工程設(shè)計(jì)中能做的更好，發(fā)揮地下室更大的用途。

參考文獻(xiàn)：

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