對(duì)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的幾點(diǎn)思考

郝雙艷

摘要：我國(guó)高層建筑地下室設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前還存在諸多問(wèn)題，由于設(shè)計(jì)存在不足，導(dǎo)致地下室使用不夠方便，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，因此，本文對(duì)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析很有意義。

關(guān)鍵詞：高層建筑;地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)問(wèn)題

高層建筑成為建筑業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，并且逐漸向地下延伸，地下室成為建筑發(fā)展的又一空間領(lǐng)域。高層建筑本身對(duì)地基的建設(shè)質(zhì)量就有非常高的要求，而地下室作為功能性建筑，在發(fā)揮正常功能的基礎(chǔ)上，還需要承擔(dān)來(lái)自地面的壓力荷載。由此地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為整個(gè)建筑中的重要組成部分，在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該提高平面、外墻、頂板等部位的質(zhì)量，并且要注意在抗震性、抗?jié)B性等方面提高性能，保證地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為高層建筑的順利施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)問(wèn)題

在地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要考慮的問(wèn)題非常多，尤其是平面設(shè)計(jì)方面，不僅要考慮到防火的措施，同時(shí)對(duì)于管道的布置和排水工程都要有詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案。由于地下室需要承受的壓力荷載較大，并且還要受到來(lái)自地下環(huán)境的影響，所以對(duì)平面設(shè)計(jì)提高了難度。其中的變形縫設(shè)計(jì)是平面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，為了減少建筑施工后由于溫度和施工材料等因素而產(chǎn)生的變形，要做好變形縫處理。但是在地下室的變形縫設(shè)置對(duì)于防水工程有所影響，所以一般很少會(huì)設(shè)置變形縫。為了獲得相同的效果，可以設(shè)置后澆帶、地上設(shè)縫或者是混凝外加劑的方式來(lái)取代變形縫的功能。如果使用以上方法還無(wú)法解決問(wèn)題，則需要從地下室的平面布局方面入手。可以將地下空間分割成若干個(gè)小的空間，然后在通道上設(shè)置變形縫，這種方法不僅減少了變形縫的數(shù)量，并且在受力方面也有所降低，減少事故的發(fā)生幾率。由于地下室的結(jié)構(gòu)部位比較特殊，所以在采光通風(fēng)井方面的設(shè)計(jì)也非常重要，對(duì)于地下室的抗?jié)B性以及埋深的需求和抗震性等都有很大的影響。

二、地下室外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重是地下室外墻的設(shè)置，需特別注意。

（一）荷載

地下室結(jié)構(gòu)荷載包括核爆動(dòng)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(jì)時(shí)可依各工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行荷載組合，地下室各部位參與組合的荷載分別為：頂板：頂板核爆動(dòng)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(lái)的核爆動(dòng)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(dòng)荷載產(chǎn)生的水平動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、土壓力、水壓力。內(nèi)承重墻（柱）：頂板核爆動(dòng)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(duì)比戰(zhàn)時(shí)所增加的頂板核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與平時(shí)各樓層的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和，由大的荷載起控制作用。基礎(chǔ)：底板核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值，頂板傳來(lái)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(shí)，主要解決核爆動(dòng)荷載作用下如何確定同時(shí)存在的靜載問(wèn)題。

（二）地下室外墻的配筋計(jì)算

實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，在帶扶壁柱的外墻配筋計(jì)算方法是按雙向板計(jì)算配筋，而不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小來(lái)計(jì)算。而扶壁柱不是按外墻雙向板傳遞荷載算其配筋，而是根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果來(lái)配筋。這樣設(shè)計(jì)會(huì)使外墻豎向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墻的水平分布筋過(guò)多。在計(jì)算地下室外墻的配筋時(shí)，除了垂直于外墻方向部分有鋼筋混凝土，內(nèi)隔墻之間有相連的外墻板塊或者扶壁柱橫截面積較大的外墻板塊需要用雙向板計(jì)算之外，其他形式的外墻通常都按豎向單向板計(jì)算配筋。豎向載荷小的外墻扶壁柱，無(wú)論是外墻轉(zhuǎn)角處還是內(nèi)外側(cè)的主筋部分都需做適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。扶壁墻的截面積的大小則是界定外墻水平分布筋的依據(jù)。在計(jì)算地下室外墻時(shí)底部支座應(yīng)固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。側(cè)壁的抗彎能力比底板的大，而彎矩則和底板相等。

三、地下室頂板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

地下室頂板作為高層建筑上部結(jié)構(gòu)的一個(gè)水平約束支柱，其厚度有一定的要求，一般厚度要大于160mm，如若是人防地下室還需滿足其他要求。地下室的頂板剛度的要求受上部結(jié)構(gòu)的影響，上部結(jié)構(gòu)的約束越大，地下室頂板的剛度越大。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，其厚度要大于180mm，而且對(duì)混凝土的剛度等級(jí)、板的配筋率、樓層側(cè)向的強(qiáng)度等都有具體的要求，并且澆灌時(shí)要用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要求地下室頂板若有洞口不能過(guò)大。這些都說(shuō)明高層建筑總深度的計(jì)算和地下室層數(shù)的限定不僅由地基基礎(chǔ)埋深決定還受很多其他方面的影響。在結(jié)構(gòu)計(jì)算嵌固端的要求時(shí)不同部位計(jì)算方法有所不同：在計(jì)算地下室層數(shù)或者底板時(shí)應(yīng)從上往下算直至滿足要求，而在剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的層數(shù)計(jì)算時(shí)要包括地下層，并且是從下往上算的。地下室頂板不是所有情況都可以作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，當(dāng)出現(xiàn)一下情況時(shí)不能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位：1）頂板為無(wú)梁樓蓋;2）頂板由于內(nèi)外板的標(biāo)高超過(guò)了梁高的變化范圍形成錯(cuò)層。

四、地下室抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題

高層建筑的抗震性能好壞與否與地下室的設(shè)計(jì)關(guān)系重大。提高高層建筑的抗震要求，地下室與地上部分的筑墻必須相一致。而且地下室的埋深也有要求，地下室的埋深要大于地上部分的高度時(shí)，其層數(shù)可不予考慮，這時(shí)算高度時(shí)才可從上部地面開始算。為了提高抗震性能，頂板必須要求可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。若地下室頂板為無(wú)梁樓蓋和頂板內(nèi)外板標(biāo)高超過(guò)梁高變化引起錯(cuò)層這兩種情況時(shí)，必須進(jìn)行一定的處理使其能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。

五、地下室抗?jié)B設(shè)計(jì)問(wèn)題

由于地下室的施工位置比較特殊，需要在地下進(jìn)行，在地勢(shì)較低的情況下，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗?jié)B性有較高的要求。在地下室施工中，施工材料雖然具有一定的抗?jié)B性特點(diǎn)，但是還不是很完善，一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，將會(huì)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，進(jìn)而威脅到地下室的安全性。所以在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分的考慮到抗?jié)B性的特點(diǎn)，可以在混泥土中添加膨脹劑，利用膨脹變形來(lái)防御裂縫的出現(xiàn)。此外，還可以提高鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用;側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力。當(dāng)然，在采取以上措施時(shí)，同時(shí)要注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。

六、結(jié)語(yǔ) ：

高層建筑地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。高層建筑上部荷載大，基礎(chǔ)埋深較深，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響到建筑物的正常使用和工程造價(jià)。所以，在設(shè)計(jì)階段既要滿足功能要求、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足地下室結(jié)構(gòu)抗?jié)B這一特殊要求，以保證其正常使用。

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