關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤(pán)地下室的設(shè)計(jì)研究

王言蒙 李金寧

摘要：本文通過(guò)分析大底盤(pán)高層地下式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研究了高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤(pán)地下室設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，并用實(shí)際的建筑工程作為實(shí)例，系統(tǒng)地講解了與大底盤(pán)地下室設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容，希望為相關(guān)的建筑工程設(shè)計(jì)以及研究提供合理參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;大底盤(pán)結(jié)構(gòu);地下室設(shè)計(jì)

引言：

近年來(lái)，我國(guó)高層建筑隨著社會(huì)發(fā)展逐漸提升了利用率，但在實(shí)際的建筑工程落實(shí)過(guò)程中，場(chǎng)地面積較小、住戶(hù)多且城市規(guī)劃中嚴(yán)格的綠化要求等，導(dǎo)致大底盤(pán)地下室工程多數(shù)被設(shè)置在多塔高層建筑下。因此，此類(lèi)地下室設(shè)計(jì)需要注意基礎(chǔ)沉降不均勻、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)抗裂等問(wèn)題。

一、大底盤(pán)高層地下室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

帶有地下室結(jié)構(gòu)的建筑有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是建筑的上部結(jié)構(gòu)和地下室都具有共同位移場(chǎng)，能夠相互協(xié)調(diào)變形，同時(shí)地下室外產(chǎn)生的回填土又對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)具有約束作用。此種約束作用主要體現(xiàn)在對(duì)建筑地下室水平位移的約束，但對(duì)于建筑豎向位移和轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的作用不大。由此可見(jiàn)，模型計(jì)算分析工作中有兩項(xiàng)關(guān)鍵概念，即“嵌固部位”以及“嵌固端”，在日常的建筑設(shè)計(jì)工作中可以發(fā)現(xiàn)，許多經(jīng)驗(yàn)不足的工作人員會(huì)將兩者混為一談。

上述兩項(xiàng)概念中的嵌固端指的是力學(xué)嵌固，與計(jì)算模型相比，指的是除了軸力、彎矩之外，水平位移和豎向位移等都“=0”的部位。而嵌固部位指的是強(qiáng)度嵌固，即在部位限定結(jié)構(gòu)水平進(jìn)行位移，但對(duì)于其他自由度不添加限制。在我國(guó)的現(xiàn)行規(guī)范當(dāng)中，高層結(jié)構(gòu)地下室嵌固指的就是強(qiáng)度嵌固而不是力學(xué)嵌固[1]。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤(pán)地下室的設(shè)計(jì)研究

（一）工程概況

該工程是某地一處結(jié)合公寓、教學(xué)和停車(chē)功能為一體的高校綜合建筑項(xiàng)目，總共有四座塔樓，高度分別是44.8m12層（A）、45.5m15層（B）、65.8m18層（C）和58.6m15層（D）的四座建筑，上述四棟樓的二層裙房和地下室相連，同時(shí)A/B/C之間有空中走廊相連。A樓房采取的施工結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆框架，而B(niǎo)/C/D使用結(jié)構(gòu)的則是現(xiàn)澆框架-剪力墻。該工程整體抗震強(qiáng)度為7度，類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，風(fēng)壓為0，50KN/m2。

（二）工程問(wèn)題及計(jì)算

在對(duì)大底盤(pán)建筑進(jìn)行計(jì)算分析時(shí)，需要考慮的是大底盤(pán)建筑的整體性、上部建筑的變形能力。在分析時(shí)，可以將建筑定義彈性樓板展開(kāi)處理，將每棟建筑看成剛性樓板，在計(jì)算時(shí)，需要為建筑整體構(gòu)建兩組計(jì)算模型。一種是單塔模型，在計(jì)算過(guò)程中需要切分大底盤(pán)，再將各個(gè)建筑劃分成為完全獨(dú)立的單塔結(jié)構(gòu)，分別計(jì)算后再進(jìn)行整合。另一種是整體計(jì)算模型，即將各個(gè)建筑和大底盤(pán)看做整體進(jìn)行計(jì)算。上文中工程使用的計(jì)算軟件是“盈建科”該軟件可以將大底盤(pán)建筑中的大多數(shù)控制參數(shù)計(jì)算分結(jié)構(gòu)輸出，例如：位移比、層間位移比等，同時(shí)還能夠進(jìn)行全樓構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算，最終將整體建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)傳達(dá)給設(shè)計(jì)人員，展開(kāi)基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)。

（三）變形縫設(shè)置

由于上述工程中的建筑高度不同，且每棟建筑之間還存在連接的空中走廊，由此可見(jiàn)該工程屬于在地震的作用下能夠輕易扭轉(zhuǎn)的“多塔結(jié)構(gòu)”。經(jīng)過(guò)綜合考慮，小的建筑在連接距離的要求下，為滿(mǎn)足建筑的抗震要求，工作人員可以將建筑防震縫設(shè)置在適當(dāng)位置。此種做法不僅能使建筑架構(gòu)擁有較小扭轉(zhuǎn)作用，還能夠?qū)⒍嗨Y(jié)構(gòu)的建筑分成單個(gè)的規(guī)則建筑，增強(qiáng)整體建筑上部結(jié)構(gòu)的抗震能力。

而該工程地下室頂板及以下的結(jié)構(gòu)不設(shè)置變形縫的優(yōu)勢(shì)如下：即水平地震可以為地下室頂板提供作用力，并將此種作用力繼續(xù)傳遞給周邊土體，此種做法可以有效降低建筑工程造價(jià)和成本投入。

（四）控制沉降差異

建筑基礎(chǔ)沉降不均勻的問(wèn)題是，大部分高度不同大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。上文中提到該工程中的地下室不設(shè)置變形縫，為保障建筑的沉降能夠盡量均勻，工作人員通過(guò)調(diào)整樁徑、樁距該改善基樁支撐剛度。該工程的基礎(chǔ)控制設(shè)計(jì)有三個(gè)部分，一方面是為減少建筑工程中各部分產(chǎn)生的沉降差異，工作人員在主樓建筑、裙房持力層使用不同形式，在持力層設(shè)置6-10cm左右的圓礫層。另一方面注意施工順序，在建筑整體個(gè)塔樓以及裙房的基礎(chǔ)間設(shè)置了沉降后澆帶。

為改善該工程沉降差異，工作人員可以結(jié)合地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，并增加建筑中部剪力墻筒體下的樁數(shù)，也可以結(jié)合表1數(shù)據(jù)按照建筑工程標(biāo)準(zhǔn)要求簡(jiǎn)則建筑中各部分的沉降差異，能夠達(dá)到減少承臺(tái)和筏板中內(nèi)力和配筋的目的。

（五）地下室抗浮穩(wěn)定

該工程的抗浮設(shè)防水位為室外地表的-1m，由于地下室的柱距為8m，因此在施工過(guò)程中如果使用頂板覆土的方式，就會(huì)導(dǎo)致建筑框架梁截面和配筋增加，最終會(huì)導(dǎo)致建筑整體成本投入增加。若在施工過(guò)程中使用抗浮錨桿的方案，最終就會(huì)由于地下室水位高導(dǎo)致粉土層和圓礫層進(jìn)行成孔和壓將難度較大，導(dǎo)致地下室抗拔效應(yīng)降低。

（六）地下室抗裂

該工程地下室長(zhǎng)度為163m，且未設(shè)置變形縫，因此，容易產(chǎn)生超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)件的抗裂問(wèn)題。面對(duì)此種問(wèn)題，工作人員可以將膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置在建筑中沒(méi)有后澆帶的區(qū)域，為促使建筑對(duì)溫度應(yīng)力具有抵抗作用，將梁板的縱向鋼筋質(zhì)量和配筋數(shù)量都適當(dāng)提高[2]。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，大底盤(pán)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作綜合性較強(qiáng)，其中會(huì)涉及到許多復(fù)雜內(nèi)容，同時(shí)，建筑成本也難以控制，由此可見(jiàn)，為了保障建筑工程整體安全系數(shù)，同時(shí)為整體建筑的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)，可以對(duì)建筑工程中的全部因素展開(kāi)深入思考，最終選取合理、科學(xué)的方案展開(kāi)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭勇.高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤(pán)地下室的設(shè)計(jì)探討[J].智能城市，2020，6（10）：37-38.

[2]劉文甲.高層建筑群共用大底盤(pán)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（13）：41-43.