建筑地下室相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

白曉天

摘 要：建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直是建筑設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。在設(shè)計(jì)過程中，這也是一個(gè)相對(duì)困難的內(nèi)容。建筑工程設(shè)計(jì)人員需要對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)劃設(shè)計(jì)，以便為建筑物用戶提供更為便利的條件，保證施工項(xiàng)目的順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：建筑；地下室；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0149-02

在建筑地下室的設(shè)計(jì)中，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮各種影響因素，制定地下室設(shè)計(jì)的功能目標(biāo)，通過合理、可行的手段，對(duì)地下室的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)，通過對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，提升建筑整體的質(zhì)量，增加建筑的穩(wěn)定性和其他相關(guān)功能。

1 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)相關(guān)的各種精密測(cè)量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模計(jì)算分析從而繪制地下室建造相關(guān)的圖紙。這種圖紙可做為我們建造地下室建筑的重要依據(jù)，我們需要根據(jù)這個(gè)圖紙來研究出建造方案，所以我們需要保證這個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以此來保障真實(shí)建筑物的安全穩(wěn)固程度，不讓建筑物的質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響，從根源上解決數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致的建筑質(zhì)量不合規(guī)的問題。我們要滿足地下室設(shè)計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)構(gòu)造科學(xué)合理，讓專業(yè)人員對(duì)建造地下室的區(qū)域進(jìn)行排查，觀察這個(gè)地區(qū)是否可以修建地下室，考慮好地質(zhì)條件等方面的影響，保證地下室的地下環(huán)境不會(huì)對(duì)地上建筑造成危害，挑選出科學(xué)的可實(shí)施性較強(qiáng)的方案進(jìn)行地下室的構(gòu)造。需要考慮的地下室構(gòu)造原則就是在地下室的設(shè)計(jì)實(shí)施方案上的科學(xué)有效性，我們需要選擇一些適合建造地下室結(jié)構(gòu)的建筑物來進(jìn)行地下室的修建，綜合考慮多方面的因素，優(yōu)化配置設(shè)施，挑選出最適合的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2 地下室頂板設(shè)計(jì)

2.1 荷載

地下室頂板的荷載主要有覆土荷載、地面活載、消防車荷載以及施工荷載。覆土荷載可由設(shè)備管線埋深及景觀種植要求的土層厚度確定。地面活載一般取5kN/m2。地下室頂板施工荷載可按10kN/m2考慮。對(duì)消防車荷載，可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第5.1.1條選取。設(shè)計(jì)地下室墻柱時(shí)，可對(duì)消防車荷載進(jìn)行折減，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，可不考慮消防車荷載。地下室頂板覆土?xí)r，還可按覆土厚度進(jìn)一步折減。因覆土荷載、消防車荷載較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)與總圖設(shè)計(jì)師溝通，綜合考慮消防車路線以及覆土厚度的確定，避免消防車道設(shè)在覆土很厚的區(qū)域。

2.2 計(jì)算模型

地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，應(yīng)滿足剛度比的要求，抗震等級(jí)應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)確定。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2，地下一層相關(guān)范圍的抗震等級(jí)同上部結(jié)構(gòu)，地下一層以下的抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)可逐層降低一級(jí)，但不應(yīng)低于四級(jí)。作為嵌固端時(shí)，頂板還應(yīng)進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)力調(diào)整，首層柱下端應(yīng)設(shè)計(jì)為“弱柱”。

2.3 構(gòu)造要求

地下室頂板作為嵌固端時(shí)，應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，板厚不宜小于180mm，雙層雙向配筋，每層每向的配筋率不小于0.25%。不作為嵌固端時(shí)，頂板的板厚不宜小于160mm。

3 地下室外墻設(shè)計(jì)

作用在地下室外墻的荷載有側(cè)壓力、側(cè)向土壓力、地下水壓力，對(duì)人防地下室還存在水平人防等效靜載，而豎向荷載有上部建筑及地下室結(jié)構(gòu)的樓蓋傳重及墻體自重等。地下室外墻一般存在上部結(jié)構(gòu)延伸下來的柱、剪力墻等豎向構(gòu)件，也會(huì)有本身地下室結(jié)構(gòu)需要布置的柱，還有可能存在鋼筋混凝土內(nèi)墻與外墻垂直相交。因此，準(zhǔn)確選擇外墻計(jì)算簡(jiǎn)圖是外墻設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。有些設(shè)計(jì)人員在外墻計(jì)算時(shí)，帶扶壁柱的，不區(qū)分扶壁柱大小，一律按雙向板計(jì)算配筋，而扶壁柱按地下室結(jié)構(gòu)整體電算分析結(jié)果配筋，未按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。因此我們建議：除了垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大（如高層建筑外框架柱之間）外墻板塊按雙向板計(jì)算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計(jì)算配筋為妥。豎向荷載（軸力）較小的外墻扶壁樁，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強(qiáng)。外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當(dāng)另配外側(cè)附加短水平負(fù)筋予以加強(qiáng)，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當(dāng)加強(qiáng)，這樣計(jì)算簡(jiǎn)圖才符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作情況。注意與人防墻共用的地下室外墻配筋出滿足正常設(shè)計(jì)情況下，還應(yīng)滿足人防設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求，此情況可跟人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師溝通協(xié)調(diào)。

4 地下室底板設(shè)計(jì)

4.1 荷載及受力分析

根據(jù)受力形式，地下室底板可分為兩類。如筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)，此類底板直接作為基礎(chǔ)的組成部分，主要承受上部結(jié)構(gòu)的豎向基底反力、底板自重、底板面恒載活載、水浮力；另一種是，底板不作為基礎(chǔ)部分，比如樁基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，底板只承受底板自重、板面恒載活荷、水浮力，上部結(jié)構(gòu)基底反力由樁基礎(chǔ)或獨(dú)立基礎(chǔ)直接承擔(dān)，此時(shí)底板作為防水板考慮。不管哪種底板，都要考慮水浮力的影響。對(duì)底板抗浮設(shè)計(jì)水位，應(yīng)取建筑使用年限內(nèi)可能產(chǎn)生的最高水位。如勘察報(bào)告中沒有提供最高水位，抗浮設(shè)計(jì)水位可取建筑室外地坪標(biāo)高。實(shí)際操作中，可取建筑附近市政道路的最低標(biāo)高?？垢≡O(shè)計(jì)可依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4.3條，抗浮穩(wěn)定系數(shù)Kw一般取1.05。

4.2 構(gòu)造要求

作為基礎(chǔ)組成部分時(shí)，底板厚度不宜小于400mm。作為防水板時(shí)，底板厚度不宜小于250mm。底板配筋率可適當(dāng)提高，一般情況下可取0.30%。底板鋼筋宜細(xì)而密，間距宜100～200mm。地下室底板應(yīng)滿足防水、抗?jié)B要求，防水混凝土抗?jié)B等級(jí)不得小于P6，迎水面的鋼筋保護(hù)層不少于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板的墊層，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C15，厚度不應(yīng)少于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)少于150mm。

5 建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

5.1 要注意建筑地下室保護(hù)層與其墊層的厚度

在正常的施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)建筑地下室保護(hù)層的厚度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，那么就會(huì)導(dǎo)致建筑地下室在使用的過程中出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。所以，一定要注意觀察鋼筋表面迎水面的保護(hù)層的厚度不小于50mm，如此，才能更好的保證建筑地下室的質(zhì)量以及使用性能。

5.2 建筑地下室的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不能過長(zhǎng)

在解決此類問題時(shí)，主要有以下幾個(gè)措施：如果建筑地下室的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過了50m，此時(shí)就需要在建筑地下室設(shè)計(jì)寬為800～1000mm的后澆帶；有的建筑地下室中，雖然結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)，但是還可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如根據(jù)實(shí)際，選擇對(duì)稱配筋或者非對(duì)稱配筋）來適當(dāng)減小混凝土的的收縮應(yīng)力，以此來降低過長(zhǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑地下室所帶來的影響，在一些特殊的工程中，也可以將上述兩種措施同時(shí)應(yīng)用在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

5.3 地下室的不均勻沉降

當(dāng)裙房和高層建筑之間不設(shè)沉降縫時(shí)，如地質(zhì)條件允許，可采用端承樁，將樁端置于堅(jiān)硬的基巖或砂卵石層上。但是如果用此種方法就需要耗費(fèi)大量的基礎(chǔ)材料，因此也就會(huì)增加項(xiàng)目工程的成本投入，對(duì)企業(yè)來說，是不經(jīng)濟(jì)的一種方法，一般在建筑地下室的沉降中都不會(huì)選擇此種方法。但是一般在超高層建筑或者地基持力層較差的項(xiàng)目中，用此種方法是非?？尚械?。

在設(shè)計(jì)中不設(shè)沉降縫時(shí)，就需要采取一定的措施，對(duì)地基反力進(jìn)行調(diào)整，但是在調(diào)整的過程中盡量減少不同部分的地基反力差，從而達(dá)到減少沉降差的目的。比如：在設(shè)計(jì)裙房部分時(shí)可以采用天然地基，而在主樓部分則可以采用復(fù)合地基，也可以采用樁基。也或者裙房和主樓部分分別采用不同的基礎(chǔ)形式，主樓采用筏基或箱基的基礎(chǔ)形式，裙房采用獨(dú)立基礎(chǔ)形式或條形基礎(chǔ)形式等等。

如果在主樓與裙樓之間需要設(shè)置沉降后澆帶，鋼筋不斷，那么就要先對(duì)主樓部分進(jìn)行施工，當(dāng)主樓封頂完成大部分沉降后，再對(duì)裙房部分開始施工。在主樓與裙樓兩部分的沉降基本穩(wěn)定以后再對(duì)后澆進(jìn)行澆筑。

6 結(jié)語

建筑的地下室結(jié)構(gòu)會(huì)涉及到許多相對(duì)復(fù)雜的知識(shí)，同時(shí)其中也出現(xiàn)了非常多的問題并未得到合理的處置。相信在日后我國(guó)的學(xué)者也會(huì)致力在對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)問題的處置上，使建筑其自身地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平得到提升。

參考文獻(xiàn)

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