房屋建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

岳磊

摘? ? 要：隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，地下室的結(jié)構(gòu)正朝著復(fù)雜化的方向發(fā)展，承受的荷載也逐漸增多。因此，積極對(duì)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與探討，可以有效的加快建筑工程技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展也有幫助作用。

關(guān)鍵詞：建筑工程;地下室結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1? 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和城市化的不斷推進(jìn)，城市土地資源日益緊缺面對(duì)土地資源緊缺問(wèn)題，剛開(kāi)始是通過(guò)高層建筑在一定程度上緩解土地問(wèn)題，但隨著科技的發(fā)展，人們采用地下室建筑來(lái)緩解用地緊張問(wèn)題地下室的發(fā)展，使得地下的空間得到更充分的利用，現(xiàn)在大部分的高層建筑，一般都會(huì)有地下室、地下停車場(chǎng)等地下基礎(chǔ)設(shè)施，但地下室的建設(shè)，也需要較高的技術(shù)含量，同時(shí)由于其涉及的工種比較多，施工也較為復(fù)雜，所以容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，這就要著重于地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量避免問(wèn)題的發(fā)生以及能夠及時(shí)解決。

2? 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及到了多個(gè)專業(yè)的內(nèi)容，如使用功能、防火、人防、排水、抗道、采光以及通風(fēng)等，因此在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須充分考慮好各個(gè)專業(yè)之問(wèn)的協(xié)調(diào)配合。同時(shí)，在具備大底盤地下室的高層建筑群體中，抗浮問(wèn)題雖然不存在于使用階段的塔樓部分，但是卻普遍出現(xiàn)在裙房或是地下室部分。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段高層民用建筑設(shè)計(jì)施工的現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)洪水期的關(guān)注力度較小，同時(shí)在地下室抗浮設(shè)計(jì)中只考慮正常使用的極限狀態(tài)，很容易出現(xiàn)抗浮力不足導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)破壞的情況。此外，防水工程也是地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，涉及到了施工、選材多方面的影響因素，基于其復(fù)雜性和系統(tǒng)性，也成為地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。

3? 房屋建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1? 荷載設(shè)計(jì)分析

地下室結(jié)構(gòu)荷載主要由人防因素的核爆動(dòng)荷載等效的靜荷載、水土壓力、上部建筑和地下室自重等幾個(gè)方面構(gòu)成，不同地下室結(jié)構(gòu)的不同部位所承受的荷載組合也存在一定的差異，在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，嚴(yán)格按照荷載的組合規(guī)范開(kāi)展工作。高層民用建筑地下室不同部位參與結(jié)合的荷載主要包括以下方面：①頂板。頂板靜荷載和核爆動(dòng)荷載等效靜荷載的標(biāo)準(zhǔn)值;②側(cè)墻。橫向承受水和土得壓力以及水平動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，豎向包括核爆動(dòng)荷載等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值和頂板靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值;③內(nèi)承重墻。上述建筑物和自身重量標(biāo)準(zhǔn)值、頂板核爆動(dòng)荷載等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值以及靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值;④基礎(chǔ)。主要承受其上述建筑物和墻身自重的標(biāo)準(zhǔn)值，頂板靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，頂板傳輸?shù)暮吮瑒?dòng)荷載等效靜荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2? 頂板設(shè)計(jì)

一般情況下，高層民用建筑地下室頂板的厚度不易小于160mm。如果是人防地下室的的頂板厚度，則應(yīng)該滿足人防要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)塔樓的嵌固為地下室頂板時(shí)，為了保障高層民用建筑的結(jié)構(gòu)上部得到有效的約束，必須使約束支座地下室頂板的剛度達(dá)到規(guī)定要求，保障混凝土的強(qiáng)度、樓板的厚度以及樓層側(cè)向剛度達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范要求，同時(shí)，地下室層數(shù)最好超過(guò)兩層，且地下室樓層的頂樓蓋上需要使用梁板結(jié)構(gòu)。頂板配筋率不宜小于0. 25%，由此可見(jiàn)，高層民用建筑地下室層數(shù)、基礎(chǔ)埋深均受到上述因素的影響。此外，在進(jìn)行地下室頂板或是樓層結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，應(yīng)從上往下算至符合嵌固端要求層為止，頂板不滿足時(shí)應(yīng)算至基礎(chǔ)頂面，剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)則需要從地面向上計(jì)算層數(shù)。

3.3? 地下室外墻設(shè)計(jì)

地下室外墻是地下室的重要組成部分，其主要功能是擋土、抗?jié)B以及將地下室圍護(hù)成一個(gè)封閉的空問(wèn)，因此必須保障設(shè)計(jì)的質(zhì)量。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(lái)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)。

3.4? 基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)

底板是高層民用建筑地下室的基礎(chǔ)部分，主要承受著上部結(jié)構(gòu)、內(nèi)承重墻以及擋土外墻等幾個(gè)方面的荷載，并將荷載傳遞到地基，因此需要注意的是，地基的承載力必須滿足設(shè)計(jì)的要求。若是將底板當(dāng)做上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通常采用平板式筏基或是梁板式筏基的設(shè)計(jì)形式。由于底板還需發(fā)揮出一定的防水抗?jié)B作用，因此在選擇材料時(shí)必須對(duì)材料的防水性能進(jìn)行嚴(yán)格檢查。在底板設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常遇到以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：首先，因面積和剛度不足導(dǎo)致地基承載能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，引發(fā)不均勻沉降或是側(cè)移等問(wèn)題;其次，底板厚度不足導(dǎo)致滲水問(wèn)題?；诖?，在底板設(shè)計(jì)過(guò)程中必須進(jìn)行嚴(yán)格精確的計(jì)算，并對(duì)其布置進(jìn)行優(yōu)化。

3.5? 地下室抗浮設(shè)計(jì)

對(duì)地下室抗浮設(shè)計(jì)，地下水位以及地下水位的變幅是重要的影響因素。因此對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)，其抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)惡劣極限狀態(tài)進(jìn)行考慮，例如洪澇及多雨時(shí)期等。如果缺乏對(duì)地下室結(jié)構(gòu)施工以及洪水期的考慮，會(huì)導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足抗浮設(shè)計(jì)的要求，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞。由于地下室的形狀不規(guī)則且面積較大，所以在一定程度上提升了抗浮設(shè)計(jì)的復(fù)雜性與困難程度，需要對(duì)其進(jìn)行詳盡的計(jì)算后方可得到科學(xué)合理的抗浮設(shè)計(jì)結(jié)果。與此同時(shí)，地下室抗浮主要是考慮在極限條件下，地下室基礎(chǔ)底板低于地下水設(shè)計(jì)水位，從而在地下水與底板處形成浮力。當(dāng)?shù)叵率易灾匦∮诟×r(shí)，地下室結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)上浮。因此，從嚴(yán)格意義上來(lái)講，地下室抗浮不僅是隆起基礎(chǔ)底面土，盡管與其有所聯(lián)系，但是基坑開(kāi)挖階段是基坑底面隆起的多發(fā)環(huán)節(jié)，其屬于地基土變形的范疇。當(dāng)?shù)叵率易灾匦∮诘叵滤×r(shí)，設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)。我國(guó)通常采用抗拔樁或抗拔錨桿來(lái)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，并且為了防止基礎(chǔ)上浮，通常將抗拔樁或抗拔錨桿嵌入基礎(chǔ)底板。

4? 結(jié)語(yǔ)

地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及對(duì)整個(gè)建筑物來(lái)說(shuō)都是很重要的，所以我們要重視對(duì)地下室的設(shè)計(jì)和施工同時(shí)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也較為麻煩，需要注意的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很多，這就需要，設(shè)計(jì)工程師遵循安全、科學(xué)、合理的建筑設(shè)計(jì)原則，綜合各方面的考慮，結(jié)合具體的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)各項(xiàng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)側(cè)，并制定有效的解決措施，使得地下室建設(shè)工作能順利進(jìn)行，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

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