房屋建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設計分析

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)正朝著復雜化的方向發(fā)展，承受的荷載也逐漸增多。因此，積極對建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設計進行分析與探討，可以有效的加快建筑工程技術(shù)的發(fā)展，對于我國建筑行業(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);設計要點

1? 引言

隨著社會的發(fā)展和城市化的不斷推進，城市土地資源日益緊缺面對土地資源緊缺問題，剛開始是通過高層建筑在一定程度上緩解土地問題，但隨著科技的發(fā)展，人們采用地下室建筑來緩解用地緊張問題地下室的發(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，一般都會有地下室、地下停車場等地下基礎設施，但地下室的建設，也需要較高的技術(shù)含量，同時由于其涉及的工種比較多，施工也較為復雜，所以容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，這就要著重于地下室的結(jié)構(gòu)設計，盡量避免問題的發(fā)生以及能夠及時解決。

2? 地下室結(jié)構(gòu)設計的難點

高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)設計涉及到了多個專業(yè)的內(nèi)容，如使用功能、防火、人防、排水、抗道、采光以及通風等，因此在具體設計的過程中，必須充分考慮好各個專業(yè)之問的協(xié)調(diào)配合。同時，在具備大底盤地下室的高層建筑群體中，抗浮問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)合我國現(xiàn)階段高層民用建筑設計施工的現(xiàn)狀來看，對洪水期的關(guān)注力度較小，同時在地下室抗浮設計中只考慮正常使用的極限狀態(tài)，很容易出現(xiàn)抗浮力不足導致施工過程中出現(xiàn)破壞的情況。此外，防水工程也是地下室結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵一環(huán)，涉及到了施工、選材多方面的影響因素，基于其復雜性和系統(tǒng)性，也成為地下室結(jié)構(gòu)設計的難點之一。

3? 房屋建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設計要點

3.1? 荷載設計分析

地下室結(jié)構(gòu)荷載主要由人防因素的核爆動荷載等效的靜荷載、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，在具體設計中，設計人員應該對結(jié)構(gòu)特點進行分析，嚴格按照荷載的組合規(guī)范開展工作。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荷載等效靜荷載的標準值;②側(cè)墻。橫向承受水和土得壓力以及水平動荷載標準值，豎向包括核爆動荷載等效靜荷載標準值和頂板靜荷載標準值;③內(nèi)承重墻。上述建筑物和自身重量標準值、頂板核爆動荷載等效靜荷載標準值以及靜荷載標準值;④基礎。主要承受其上述建筑物和墻身自重的標準值，頂板靜荷載標準值，頂板傳輸?shù)暮吮瑒雍奢d等效靜荷載的標準值。

3.2? 頂板設計

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，則應該滿足人防要求的相關(guān)標準。

當塔樓的嵌固為地下室頂板時，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到規(guī)定要求，保障混凝土的強度、樓板的厚度以及樓層側(cè)向剛度達到相應的規(guī)范要求，同時，地下室層數(shù)最好超過兩層，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，高層民用建筑地下室層數(shù)、基礎埋深均受到上述因素的影響。此外，在進行地下室頂板或是樓層結(jié)構(gòu)計算時，應從上往下算至符合嵌固端要求層為止，頂板不滿足時應算至基礎頂面，剪力墻底部加強區(qū)則需要從地面向上計算層數(shù)。

3.3? 地下室外墻設計

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以及將地下室圍護成一個封閉的空問，因此必須保障設計的質(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)延伸下來的柱、剪力墻等豎向構(gòu)件，也會有本身地下室結(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，準確選擇外墻計算簡圖是外墻設計的重點。有些設計人員在外墻計算時，帶扶壁柱的，不區(qū)分扶壁柱大小，一律按雙向板計算配筋，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算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。豎向荷載（軸力）較小的外墻扶壁樁，其內(nèi)外側(cè)主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當另配外側(cè)附加短水平負筋予以加強，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當加強，這樣計算簡圖才符合結(jié)構(gòu)的實際工作情況。注意與人防墻共用的地下室外墻配筋出滿足正常設計情況下，還應滿足人防設計的構(gòu)造要求，此情況可跟人防結(jié)構(gòu)設計師溝通協(xié)調(diào)。

3.4? 基礎底板設計

底板是高層民用建筑地下室的基礎部分，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計的要求。若是將底板當做上部結(jié)構(gòu)基礎，通常采用平板式筏基或是梁板式筏基的設計形式。由于底板還需發(fā)揮出一定的防水抗?jié)B作用，因此在選擇材料時必須對材料的防水性能進行嚴格檢查。在底板設計過程中，經(jīng)常遇到以下幾個方面的問題：首先，因面積和剛度不足導致地基承載能力達不到標準要求，引發(fā)不均勻沉降或是側(cè)移等問題;其次，底板厚度不足導致滲水問題?；诖耍诘装逶O計過程中必須進行嚴格精確的計算，并對其布置進行優(yōu)化。

3.5? 地下室抗浮設計

對地下室抗浮設計，地下水位以及地下水位的變幅是重要的影響因素。因此對于地下室結(jié)構(gòu)，其抗浮設計應對惡劣極限狀態(tài)進行考慮，例如洪澇及多雨時期等。如果缺乏對地下室結(jié)構(gòu)施工以及洪水期的考慮，會導致地下室結(jié)構(gòu)無法滿足抗浮設計的要求，導致其結(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計的復雜性與困難程度，需要對其進行詳盡的計算后方可得到科學合理的抗浮設計結(jié)果。與此同時，地下室抗浮主要是考慮在極限條件下，地下室基礎底板低于地下水設計水位，從而在地下水與底板處形成浮力。當?shù)叵率易灾匦∮诟×r，地下室結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)上浮。因此，從嚴格意義上來講，地下室抗浮不僅是隆起基礎底面土，盡管與其有所聯(lián)系，但是基坑開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?shù)叵率易灾匦∮诘叵滤×r，設計人員需要重點考慮地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設計。我國通常采用抗拔樁或抗拔錨桿來對地下室結(jié)構(gòu)進行抗浮設計，并且為了防止基礎上浮，通常將抗拔樁或抗拔錨桿嵌入基礎底板。

4? 結(jié)語

地下室的結(jié)構(gòu)設計及對整個建筑物來說都是很重要的，所以我們要重視對地下室的設計和施工同時地下室的結(jié)構(gòu)設計也較為麻煩，需要注意的結(jié)構(gòu)設計有很多，這就需要，設計工程師遵循安全、科學、合理的建筑設計原則，綜合各方面的考慮，結(jié)合具體的建筑設計標準要求對各項可能出現(xiàn)的問題進行預側(cè)，并制定有效的解決措施，使得地下室建設工作能順利進行，達到經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

參考文獻：

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