高層房建工程中的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

楊帆

【摘要】隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的高層建筑出現(xiàn)在全國(guó)各地，同時(shí)，地下結(jié)構(gòu)也向多層發(fā)展，如何提升高層建筑工程中的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，成為現(xiàn)階段建筑工程行業(yè)工作人員的工作重點(diǎn)。本文就高層房建工程中的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】高層;房建工程;地下室結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑工程數(shù)量的增加，建筑用地逐漸減少，這種情況下，為保證城市化進(jìn)程的繼續(xù)推進(jìn)，增加地下室結(jié)構(gòu)就成了建筑工程中不可缺少的以部分。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含荷載合計(jì)、頂板設(shè)計(jì)、底板設(shè)計(jì)、外墻設(shè)計(jì)、控制措施設(shè)計(jì)、保護(hù)層設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)高層建筑的綜合情況精心分析研究，靈活優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供支撐。

1、高層房建工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

地下室在現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)及施工中的應(yīng)用前景十分廣闊，許多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行高層建筑工程設(shè)計(jì)時(shí)都極其重視地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，積極的運(yùn)用了各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念。但是，地下室成本占據(jù)整體工程總造價(jià)中的成本占比非常高，并且由于受到建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)狀況、抗浮能力不達(dá)標(biāo)、沉降不均等多中因素影響，使得設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出的作業(yè)方案在實(shí)際的施工過(guò)程中常出現(xiàn)各種缺陷和問(wèn)題。高層房建工程地下室設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的難點(diǎn)如下：

1.1 變形縫處理難點(diǎn)

在房建過(guò)程中最常出現(xiàn)的變形縫主要包括沉降縫、伸縮縫和防震縫。沉降縫的設(shè)置應(yīng)該從上部到基礎(chǔ)底部全部斷開(kāi)，把整體建筑分成多個(gè)部分，并且要確保每個(gè)部分的沉降都能夠保持均勻性，如此一來(lái)就能夠避免因沉降差異過(guò)大導(dǎo)致建筑出現(xiàn)開(kāi)裂的破壞問(wèn)題。伸縮縫一般都是從底部基礎(chǔ)以上把建筑物斷開(kāi)，從而防止建筑物因溫度變化影響而發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。對(duì)于高層建筑工程來(lái)說(shuō)，應(yīng)該盡量避免設(shè)置防震縫，如果結(jié)構(gòu)的豎向或者平面布置不規(guī)則且無(wú)法調(diào)整時(shí)，可以設(shè)置防震縫將建筑劃分為相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元。防震縫可以結(jié)合沉降縫貫穿到地基，如果沒(méi)有沉降問(wèn)題時(shí)，可以從地下室或者基礎(chǔ)以上貫通。如果遇到多層地下室，并且上部結(jié)構(gòu)是帶有裙房的多塔結(jié)構(gòu)時(shí)，可以用防震縫將裙房從地下室以上進(jìn)行分隔，同時(shí)好要確保地下室頂板具有極強(qiáng)的剛性和整體性，這樣就可以將地震所產(chǎn)生的剪力分散到不同的地下室部位。對(duì)于建筑工程項(xiàng)目而言，在進(jìn)行變形縫設(shè)置的時(shí)候，應(yīng)該把沉降縫和防震縫以及伸縮縫結(jié)合在一起進(jìn)行綜合考量，以免在發(fā)生地震時(shí)由于相鄰部位發(fā)生碰撞從而對(duì)建筑造成破壞。

1.2 地下室層高設(shè)計(jì)難點(diǎn)

一般情況下，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是在確定了建筑方案后才進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，一定要盡量與建筑設(shè)計(jì)相契合，而不能大幅度的調(diào)整建筑設(shè)計(jì)。地下室的層高直接影響著整個(gè)建筑的施工建設(shè)質(zhì)量，因?yàn)榈叵率覍痈邥?huì)隊(duì)基坑支護(hù)等產(chǎn)生影響，所以設(shè)計(jì)人員要盡量的對(duì)地下室層高進(jìn)行把控，通過(guò)科學(xué)地調(diào)整地下室建筑布局以及合理布置對(duì)柱網(wǎng)，從而有效的降低地下室的層高。地下室層高控制問(wèn)題在地下室造價(jià)上具有重大意義，只是這方面的內(nèi)容常常被設(shè)計(jì)人員所忽視。

1.3 平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)地下室的平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要從兩個(gè)方面考慮，一是地下室整體的承重能力，二是地下室的空間布置。不同的建筑項(xiàng)目工程對(duì)地下室的承重能力和空間布置的要求也不盡相同。例如，對(duì)于酒店和商場(chǎng)的地下室空間的設(shè)計(jì)，它的主要需求集中在停車(chē)方面，因此必須要滿足承重能力強(qiáng)和空間大的要求。而對(duì)于居民樓的地下室平面設(shè)計(jì)，由于是交給不同的住戶(hù)使用，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要盡量的表現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)，來(lái)滿足不同住戶(hù)的個(gè)性需求。除此以外，設(shè)計(jì)人員還要對(duì)建筑工程的整體情況進(jìn)行綜合考量，以保證建筑工程整體的統(tǒng)一性及協(xié)調(diào)性。

2、高層房建工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 荷載合計(jì)

高層房建地下室結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)主要包括：自重荷載、土壓力荷載、地面建筑荷載、人防荷載和暴動(dòng)荷載。我國(guó)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中明確指出了設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合地下室各個(gè)部門(mén)的綜合荷載，結(jié)合各個(gè)工程自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定展開(kāi)荷載組合，并確定了地下室結(jié)構(gòu)中參與荷載的部分為頂板、側(cè)墻、外墻、內(nèi)承重墻和基礎(chǔ);設(shè)計(jì)人員務(wù)必要明確各個(gè)荷載部分的各項(xiàng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，以做好整體地下室的防控荷載組合。

2.2 頂板設(shè)計(jì)

頂板設(shè)計(jì)是地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行頂板設(shè)計(jì)時(shí)，要確定其厚度指數(shù)符合建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，能夠充分滿足地下室人防的需求，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該嚴(yán)格按照“抗震設(shè)計(jì)規(guī)范”來(lái)進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的頂板嵌固，并嚴(yán)格設(shè)計(jì)頂板強(qiáng)度和側(cè)向剛度。另外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地下室設(shè)計(jì)過(guò)程中，要向下算一直到滿足嵌固端要求的地下室底板，在計(jì)算剪力墻的底部加強(qiáng)區(qū)域時(shí)，要將地下層包含在內(nèi)從地面向上算起。

2.3 底板設(shè)計(jì)

在進(jìn)行底板設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮底板的受力情況，還要考慮地下室底板的抗?jié)B透性和防水性能。設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)地下室底板的厚度，調(diào)整配筋量和配筋率達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算出底板部分的支座彎矩傳遞到梁所需要的抗扭鋼筋參數(shù)，另外，設(shè)計(jì)人員必須綜合設(shè)計(jì)地下室底板部分的樁筏基礎(chǔ)和樁箱部分，以確保滿足抗彎、沖切、剪切及局部受壓等功能。

2.4 外墻設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地下室的外墻設(shè)計(jì)時(shí)，要調(diào)整彎矩，將荷載分項(xiàng)系數(shù)考慮在內(nèi)，確定底部為固定支座，對(duì)地下室進(jìn)行多跨度連續(xù)計(jì)算。要保證外墻部分的底板抗彎能力不小于側(cè)壁部分的抗彎能力，并且要保證底板的厚度與配筋量相符合。在高層建筑地下室的外墻設(shè)計(jì)時(shí)，地下室的地面部分若無(wú)樓板支撐，則要根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算模型，確保配筋構(gòu)造與實(shí)際情況相符合。

2.5 控制措施設(shè)計(jì)

高層房建地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)還要做好控制措施設(shè)計(jì)工作，要綜合考量建筑項(xiàng)目工程的地域情況及南北方不同的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行控制措施設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到地下室的抗?jié)B性能，可以采取“補(bǔ)償收縮混凝土”的原理進(jìn)行抗?jié)B處理，通過(guò)降低混凝土的最終收縮率，從而達(dá)到控制裂縫的效果，提高房建工程地下室的抗?jié)B性能。

2.6 保護(hù)層設(shè)計(jì)

在高層房建地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》做好保護(hù)層部分的設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確保防水混凝土底板的混凝土墊層厚度指數(shù)不能小于C15厚度，且要大于等于100mm，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土層部分的設(shè)計(jì)厚度不小于150mm，防水結(jié)構(gòu)中的迎水面鋼筋保護(hù)層不小于50mm，防水混凝土結(jié)構(gòu)厚度不小于250mm。

結(jié)語(yǔ)：

高層房建的地下室具有重要的使用功能，地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就成為了整體設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，設(shè)計(jì)人員要綜合考量地下室結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)問(wèn)題，從多角度來(lái)優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)，從而保證地下室功能的正常體現(xiàn)，提升建筑工程的整體質(zhì)量。

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[2]鄒桂明.建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討[J].門(mén)窗，2019（22）：167.