簡析高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、    簡析高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計    秦潮【摘要】隨著高層建筑的快速發(fā)展，建筑的質(zhì)量問題越來越重要，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面要加大力度。由于高層建筑在單位面積上所承受的壓力荷載較大，所以對于地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計有較高的要求，地下室的質(zhì)量直接關(guān)系到整個高層建筑的質(zhì)量。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該做好地質(zhì)勘察工作，在進(jìn)行可行性論證后，采用科學(xué)合理的方法來進(jìn)行設(shè)計。文章對于高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題進(jìn)行了分析，對于提高建筑質(zhì)量具有重要的意義?！娟P(guān)鍵詞】地下室 結(jié)構(gòu) 合理設(shè)計隨著建筑層數(shù)的日益增高，地下結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜化，地下工程的基坑支護(hù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及防水

2、等問題逐漸成為建筑工程界關(guān)注的熱點。由于地下工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復(fù)雜，也較容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，因而設(shè)計時應(yīng)綜合考慮多方面因素，結(jié)合工程的具體情況進(jìn)行一些特殊的處理。本文探討了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計常遇到的一些問題及其解決措施。高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計方案高層建筑地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括外墻、頂板、底板及基礎(chǔ)、出入口坡道、樓梯等，如果是人防地下室，包括人防口部設(shè)計。1. 荷載地下室結(jié)構(gòu)荷載包括核爆動荷載（考慮人防）、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及地下室自重等。規(guī)范給出了防空地下室不同部位應(yīng)考慮的荷載組合，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可依各工程的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行荷載組合，地下室各部

3、位參與組合的荷載分別為：頂板：頂板核爆動荷載標(biāo)準(zhǔn)值，頂板靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值。側(cè)墻：豎向：頂板傳來的核爆動荷載標(biāo)準(zhǔn)值、靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值（僅有局部剪力墻部位）；外墻自重標(biāo)準(zhǔn)值：橫向：核爆動荷載產(chǎn)生的水平動荷載標(biāo)準(zhǔn)值、土壓力、水壓力。內(nèi)承重墻（柱）：頂板核爆動荷載標(biāo)準(zhǔn)值、靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，上部建筑物自重，內(nèi)承重墻自重標(biāo)準(zhǔn)值。應(yīng)對比戰(zhàn)時所增加的頂板核爆動荷載標(biāo)準(zhǔn)值與平時各樓層的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和，由大的荷載起控制作用?；A(chǔ)：底板核爆動荷載標(biāo)準(zhǔn)值，上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值，頂板傳來靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，地下室墻身自重標(biāo)準(zhǔn)值。防空地下室進(jìn)行荷載組合時，主要解決核爆動荷載作用下如何確定同時存在的靜載問題。2. 頂

4、板地下室頂板是高層建筑上部結(jié)構(gòu)的一個水平約束支座，其剛度越大，對上部結(jié)構(gòu)的約束作用越好。因此，地下室頂板厚度不能太薄，一般取 160mm。人防地下室頂板厚度還要滿足人防要求。根據(jù)（建筑抗震設(shè)計規(guī)范）gb50011-2010，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，對樓板厚度、混凝土強(qiáng)度等級、板配筋率、樓層側(cè)向剛度等都有具體要求。且地下室層數(shù)不宜少于兩層。規(guī)范還明確規(guī)定，作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)。這意味著高層建筑地下室層數(shù)或總深層不僅僅由地基基礎(chǔ)埋深決定，還必須考慮上述因素。結(jié)構(gòu)計算時應(yīng)往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)層數(shù)應(yīng)從地面往上算，并應(yīng)包

5、括地下層。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時，地下室頂板不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位： 板室內(nèi)外板面標(biāo)高變化超過梁高范圍形成錯層，且未采取措施；頂板為無梁樓蓋。3. 外墻地下室外墻計算時應(yīng)進(jìn)行彎矩調(diào)幅，底部為固定支座（即底板作為外墻的嵌固端）、考慮荷載分項系數(shù)、有多層地下室時應(yīng)按多跨連續(xù)計算，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣。底板抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁，其厚度和配筋量應(yīng)匹配，這類問題在地下車道中最為典型。車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁底部。地面層開洞位置（如樓梯間）外墻頂部無樓板支撐，計算模型和配筋構(gòu)造均應(yīng)與實際相符，車道緊靠地下室外墻時，車道底板位于外墻中部，應(yīng)注意外墻承受車道底板傳來的水平集中

6、力作用。以上兩種情況中，由于外墻支承條件不同，計算與設(shè)計不能與一般外墻相同。當(dāng)頂板不在同一標(biāo)高時，應(yīng)注意外墻上部支座水平力的傳遞問題。除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算配筋外（此時框架柱尚應(yīng)考慮外墻傳來的水平荷載作用驗算），其余外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。豎向荷載（軸力）較小的外墻扶壁柱內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強(qiáng)，外墻水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小適當(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)，考慮外墻水平鋼筋受力時應(yīng)注意滿足最小配筋率要求。地下室外墻應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度計算，裂縫寬度不得大

7、于0.2mm 且不得貫通。4. 底板同外墻一樣，底板除滿足受力要求外，還要滿足地下室抗?jié)B、防水要求。因此，地下室底板厚度、配筋不宜太小，底板厚度一般取40 60cm，配筋率一般取0.25%。地下室底板標(biāo)高變化處應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置梁，梁寬不宜小于底板厚度，還應(yīng)計算板的支座彎矩傳遞到梁所需的抗扭鋼筋。樁箱、樁筏基礎(chǔ)的地下室底板也是樁承臺，還要滿足沖切、剪切、抗彎、局部受壓等要求。5. 抗浮、抗?jié)B及控制措施南方地區(qū)地下水位一般較高，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)特別注意只有地下室部分和地面上樓層不多時的抗浮計算，采用樁基時應(yīng)計算樁的抗拔承載力。板、覆土的自重對結(jié)構(gòu)有利，根據(jù)（荷載規(guī)范）計算強(qiáng)度時，荷載分項系數(shù)應(yīng)

8、取1.0。計算抗浮時，荷載分項系數(shù)應(yīng)取0.9。地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計重要依據(jù)，實際設(shè)計時往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和洪水期重視不足，造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞。實際中，同一整體大面積地下室上往往建有多棟高層和低層建筑，局部上方可能沒有建筑，而地下室面積大。形狀又不規(guī)則，抗浮問題相對比較難處理，須作細(xì)致分析。另外，斜坡道也應(yīng)進(jìn)行抗浮驗算，其與主體連接處應(yīng)作處理。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計除應(yīng)滿足受力要求外，抗?jié)B也是其中一個重點。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常帶裂縫工作，要達(dá)到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施：補(bǔ)償收縮混凝土。在混凝土中摻入uea、hea 等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消

9、混凝土的最終收縮值。當(dāng)其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫。膨脹帶?；炷林信蛎泟┑呐蛎涀冃尾粫耆a(bǔ)償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補(bǔ)償收縮混凝土帶可以實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工。根據(jù)工程實踐，一般超過60m 設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。6. 保護(hù)層和墊層厚度按地下工程防水技術(shù)規(guī)范（gb50108-2008）要求，地下工程防水混凝土底板混凝土墊層不應(yīng)小于c15 厚度不應(yīng)小于100mm，軟弱土層中厚度不應(yīng)小于150mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm。地下工程防水混凝土迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。結(jié)語綜上所述，高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項工作量巨大的且難度較大的工程，為了更好的滿足人們對于高層民用建筑的地下室的需求，這就要求在設(shè)計過程中，要嚴(yán)格遵守建筑設(shè)計行業(yè)的相關(guān)規(guī)范制度，以加強(qiáng)高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)質(zhì)量為首要任務(wù)，同時全面統(tǒng)籌和考量設(shè)計過程中影響地下室結(jié)構(gòu)的因素，有效解決設(shè)計過程中遇到的問題，從而確保高層民用建筑的質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：1吳欣.淺析小高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計j.城市