建筑工程地下室結構設計分析與探討

閆愛田

摘 要：建筑工程無梁樓蓋是由鋼筋混凝土板和柱構成的樓蓋結構體系。本文結合地下室無梁樓蓋結構設計分析，對地下室無梁樓蓋結構體系的設計方法進行綜述，簡述了建筑工程地下室構造措施，

關鍵詞：地下室無梁樓蓋;工程事故;結構設計

引言

地下室無梁樓蓋可有效地減小地下室層高，有利于鋪設設備管線，綜合技術經(jīng)濟指標較好，因此深受建設單位的喜愛。但無梁樓蓋結構體系的缺陷也很明顯，尤其是板柱節(jié)點的沖剪破壞，具有脆性破壞特征，延性較差，節(jié)點破壞后容易引起結構連續(xù)倒塌。實際工程中，地下室無梁樓蓋由于覆土厚度、施工不均勻荷載及跨度差異等影響，會產生較大的不平衡彎矩，使節(jié)點處更容易發(fā)生沖剪破壞。參照更多地下室無梁樓蓋的工程事故，會發(fā)現(xiàn)雖然通常施工超載是造成破壞的主要原因，但地下室無梁樓蓋的設計也存在很多問題。為了避免該類事故的發(fā)生，正確合理的對地下室無梁樓蓋結構進行設計，從節(jié)點的沖剪破壞到防止連續(xù)倒塌，都對結構設計人員提出了更高要求。

1 地下室無梁樓蓋結構設計

1.1 無梁樓蓋的傳力途徑

無梁樓蓋是由樓板、柱和柱帽組成的板柱結構體系，樓面荷載由樓板傳給柱子。柱上板帶可以近似認為是超寬梁，部分樓面荷載通過柱上板帶直接傳遞給柱，其余部分樓面荷載對柱上板帶產生扭矩，再由柱上板帶將這些扭矩及彎矩傳遞給柱子，由柱承受豎向荷載及彎矩。

1.2 無梁樓蓋的計算

無梁樓蓋的常用板帶設計方法中，現(xiàn)階段主要用的是有限元方法，各種設計軟件均有相應模塊。設計建模時，根據(jù)實際工程，布置暗梁及柱帽，計算時使暗梁與彈性板變形協(xié)調，設置柱帽時暗梁端部按加腋處理。計算結果提供柱帽配筋、柱對樓板的沖剪計算及樓板配筋等信息。

1.3 計算結果的分析判斷

無梁樓蓋結構的坍塌，沖剪破壞是主要原因，板柱節(jié)點屬于關鍵性結構構件，沖剪的計算和結果復核尤其重要。地下室無梁樓蓋設計計算時，未充分考慮覆土荷載和施工荷載的不均勻布置。通常，覆土荷載作為恒荷載輸入，施工荷載為地下室頂板范圍內滿布，計算軟件對這些荷載無法進行不均勻布置的包絡計算，設計會偏于不安全。荷載不均勻布置產生不平衡彎矩，使得板柱節(jié)點位置剪應力分布不均勻，引起沖剪承載力不足。從已經(jīng)發(fā)生的工程事故中也可以看到，偏心沖剪破壞在坍塌開始發(fā)生時是主要的破壞形式。選取代表性的板柱節(jié)點，并充分考慮不平衡彎矩，對沖剪承載力復核是地下室無梁樓蓋結構安全的重要保證。

無梁樓蓋的計算中，比較容易忽視的是柱上板帶和柱帽范圍裂縫寬度的計算，現(xiàn)有的部分結構設計軟件對裂縫計算還不完善，或根本不能輸出結果。而裂縫的開展對抗彎承載力有較大影響，只有保證足夠的抗彎承載力，抗沖剪的重點設計才能發(fā)揮作用。這就需要設計人員對裂縫計算結果進行手算復核，將裂縫寬度控制在 0.2mm 以內，保證支座鋼筋配置數(shù)量。

2 構造措施

2.1 基礎樁保護

第一，在基坑支護過程中，應充分掌握基礎樁實際分布情況和樁頂實際標高，在開工前確定所有樁位，并采用標志點標出，以便在開挖中躲避樁位。

第二，道路設置時，應躲避樁位較為密集的部位，當條件允許時，可不從樁位上通過。

第三，樁機行走和挖土過程中，應防止與樁身發(fā)生碰撞，土方開挖時，應適當減慢速度，在樁承臺分布較為密集的部位，應使用小型挖機進行開挖;對于樁體周圍土方，采用人工清理，再用挖機及時運走土方。

第四，將土方開挖到承臺附近后，應安排專人對挖機的現(xiàn)場作業(yè)進行指揮，以保證開挖施工的協(xié)調性。

第五，當條件允許時，樁施工中應盡量多送樁，以此減少開挖時工程樁外露的時間。

第六，針對外露的樁，需在開挖的同時鋸除，防止土方開挖過程中與樁發(fā)生碰撞使其傾斜。

2.2 冠梁施工

第一，冠梁所用鋼筋的規(guī)格尺寸與形狀都應滿足相關技術規(guī)范提出的要求;不同部位鋼筋的安裝與綁扎應符合設計要求;通過現(xiàn)澆而成的冠梁，其拐角處設置的鋼筋必須滿足錨固長度要求。

第二，冠梁施工應使用商品混凝土，強度等級為 C30 以上，保護層厚度按 25mm 嚴格控制。在冠梁施工過程中，應對管樁頂部進行修鑿，到設計標高為止，設置在樁頭處的錨固筋需滿足相關設計要求。

第三，冠梁上的縱向鋼筋應以單面焊接為主，輔以必要的機械連接，連接接頭處的錯開必須滿足規(guī)范要求，加強筋、縱筋和鋼筋都應嚴格按照圖紙進行擺放。

第四，標高、水平軸線偏差支撐與立柱軸線偏差、支撐，兩端高差均不大于 30mm，支撐彎曲度 L/1？000。

2.3 支撐系統(tǒng)施工

第一，支撐系統(tǒng)的施工和拆除順序都應與設計工況完全一致，嚴格遵循先支撐、后開挖的基本原則。其中，施工順序為：先立柱后支撐，最后對連系梁進行施工。拆除順序為：先連系梁，后拆除支撐，最后拆除立柱。

第二，支撐定位應準確，且平直度滿足設計要求。只有這樣，才能使支撐滿足軸心受壓要求。

第三，支撐施工過程中，可在基坑的外部按照設計長度通過拼接形成整體，利用起重機把鋼管吊裝到設計要求位置。如果支撐長度不足，則應制作 1 個連接管，注意不可在活動端設置過多墊塊。

第四，在鋼管支撐施工過程中，應做好以下質量控制工作：譹 訛鋼支撐之間的連接優(yōu)先考慮螺栓連接，所用螺栓的強度應較高;如果平面外有彎曲，應通過焊接予以加強;譺 訛連接法蘭盤之前應進行整形處理，變形的法蘭盤禁止使用;譻 訛鋼管支撐處標高偏差不能超過 30mm，而平面位置的偏差不能超過50mm。

第五，待底板與換撐板均施工完成且強度達到設計要求后，拆除鋼管支撐。

結束語

地下室無梁樓蓋結構的受力體系并不復雜，但其冗余承載力相較梁板結構偏低，所以其質量安全控制不光需要科學的設計，還要求各建設主體單位履行相應的職責。施工圖中應明確注明使用荷載及施工荷載限值，并向建筑單位、施工單位充分說明設計意圖，做好施工圖設計交底工作，以保證建設工程安全，避免工程事故發(fā)生。

參考文獻

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[2]張濤，伍燦.建筑工程地下室防水的質量控制[J].中國建材科技.2017（05）