高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題

陳秀玉

摘要：隨著城市化進程的不斷推進，土地資源日益緊張，在有限的土地資源條件下，高層建筑已成為建筑業(yè)發(fā)展的主流，并逐步向地下擴展，超長地下室也是一種新的發(fā)展空間。由于高層建筑自身對地基的施工質(zhì)量有很高的要求，因此，作為一種功能性建筑，超長地下室不僅要承擔(dān)起正常的作用，還要承受從地面上傳來的壓力。因此，在超長地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)提高平面、外墻、頂板等的質(zhì)量，提高抗震、抗?jié)B性，以確保其結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，為以后的工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：超長地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計;存在的問題

引言：現(xiàn)在的社會在飛速的發(fā)展，人民的生活水平也在不斷的提高，許多的高樓也在逐漸地增多，我國國土廣袤，土地資源十分的豐富，所以，對于建筑物來說，土地的利用是最好的，甚至有些項目，為了挖掘土地的潛力，對地下的土地進行了合理的開發(fā)，當(dāng)然，在開發(fā)的同時，也要將其充分地利用，許多建筑都會將超長地下室作為停車場，或者是后備房間，在進行高層建筑的設(shè)計時，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計就顯得尤為重要。

1.高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1.1超長地下室頂板設(shè)計存在的問題

由于超長地下室采用的是高層建筑的橫向約束柱子，所以對其實際厚度有較嚴(yán)格的規(guī)定，一般情況下，超長地下室的樓頂厚度不超過16 cm，而用作人防的超長地下室，則要視具體情況而定。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》認為，超長地下室屋頂為高層建筑，其最大厚度為18 cm，并對其剛度、配筋率、樓面強度作了詳細的規(guī)定。根據(jù)以上關(guān)于超長地下室樓面的厚度要求，可以看出，在高層建筑中，超長地下室的高度和層數(shù)是受多種因素影響的。然而，在實際的超長地下室屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計中，并非每一種情況都要求將屋頂與高層建筑的頂部相嵌，例如，屋頂為無梁式樓蓋，或超長地下室的內(nèi)外屋頂高度超出了標(biāo)準(zhǔn)。

1.2超長地下室抗震問題

在高層建筑的設(shè)計中，建筑的抗震性能與設(shè)計有著直接的關(guān)系，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要充分考慮其抗震性能，以保證墻體與地面建筑之間的墻體協(xié)調(diào)。同時，對超長地下室的埋深也有要求，即：既要比地面高度更高，又需要考慮樓層的數(shù)量，在設(shè)計時，要以上層地板為基準(zhǔn)。為了增強建筑物的抗震能力，必須按照工程的要求進行屋頂?shù)脑O(shè)計，如采用無梁式屋頂，則要對其進行更深層次的加固，以保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.高層建筑超長地下室的設(shè)計優(yōu)化

2.1結(jié)構(gòu)平面設(shè)計

由于超長地下室工程涉及的專業(yè)太多，所以在對其進行方案設(shè)計時，必須綜合考慮防火、排水、通風(fēng)、使用、人防要求以及各種管道和坑道的配合。為實現(xiàn)不設(shè)縫，在進行設(shè)計時，通常采取設(shè)后澆帶、適當(dāng)添加混凝土、地面設(shè)縫、地下不設(shè)縫等措施。為了滿足管線連接的需要，設(shè)計者可以將超長地下室分隔開，用狹窄的通道將它們連接起來，同時在通道上布置一個變形縫，以減小接縫和減小應(yīng)力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須合理地布置采光和通風(fēng)井口，并且不能將外墻與屋頂整體相連，否則會對超長地下室的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響。

2.2抗震設(shè)計

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，超長地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個十分關(guān)鍵的工作，它的抗震能力也受到了人們的普遍關(guān)注，尤其是在一些地方，它的抗震能力將會對整個建筑物的抗震性能產(chǎn)生很大的影響。為保證結(jié)構(gòu)的抗震性能達到預(yù)定目的，必須保證地基的深度足夠深，而在建筑物較高時，應(yīng)盡量將地基埋設(shè)在較深處，以增強其抗震性能。另外，超長地下室的抗震能力與墻體的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等因素密切相關(guān)，所以在設(shè)計時要結(jié)合實際情況，合理選擇墻體材質(zhì)，采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧岣邏w的抗震性能。另外，由于超長地下室頂部與上層建筑之間的聯(lián)系密切，所以-1層的超長地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)該與上層結(jié)構(gòu)一樣，如果超長地下室沒有上層結(jié)構(gòu)，則宜采用三級或四級地震;-2層及以下的超長地下室，結(jié)構(gòu)的抗震級別宜為三級或四級。

2.3超長地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計

在施工的時候，由于各種因素的影響，不可避免地會出現(xiàn)雨水和雨水的下滲現(xiàn)象，所以，如何進行地基的抗浮抗?jié)B設(shè)計，對于確保工程的安全和工程的安全起到了很大的作用。在抗浮工程中，應(yīng)盡可能地提高基坑的設(shè)計標(biāo)高，在不確定的條件下，應(yīng)采取戶外地面的標(biāo)高;抗浮力應(yīng)超過1.05倍水浮力;在工程實際中，應(yīng)采取抗拔樁、壓重或設(shè)抗拔樁;在施工條件允許的條件下，加大地基和樓面的高度。由于地基長度過大，或由于混凝土體積過大，所以在進行地基加固時，不僅要保證地基承載能力，還要考慮抗震性能，通常可以采用如下方法：（1）在地基上安裝后澆帶。后澆帶是當(dāng)前較為常用的建筑結(jié)構(gòu)，它的作用是解除混凝土的初期束縛;（2）采用補償收縮的砼。通過在水泥中添加 UEA或 HEA等膨脹物來抑制裂縫，使其膨脹系數(shù)與最終收縮量相對應(yīng)，從而有效地抑制開裂，（3）增設(shè)膨脹區(qū)。由于膨脹性材料的膨脹性不能充分彌補初期的收縮，所以在工程中通常會采用膨脹性加固措施，（4）增強其抗拉性能。建議在邊墻上增設(shè)橫向鋼筋，在墻中間增設(shè)橫向暗梁抗拉。

2.4外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

在設(shè)計超長地下室時，必須采用多跨連續(xù)計算的模式，保證側(cè)墻的底彎矩與鄰近的底板彎矩保持一致，同時，底板的受彎承載力也不能比側(cè)墻小，兩者的配筋和厚度應(yīng)該是一致的，這在地下道路上是很常見的。車道側(cè)墻為懸臂式結(jié)構(gòu)，其整體抗彎曲性能不應(yīng)比側(cè)墻下部小。在沒有樓板支持的情況下，如果在地面上有一個空洞，比如樓梯口，那么計算模型和鋼筋結(jié)構(gòu)應(yīng)該更好地滿足實際的要求，如果車道與超長地下室的外墻相鄰，那么，車道的底板就在外墻的中間，應(yīng)該更多地考慮到外墻對路面的作用，并保證兩者之間的彎矩平衡。在上述兩個實例中，由于墻體的支承狀況不同，其簡化模式也無法與常規(guī)墻體完全一致。在不同高度的情況下，要特別重視上外墻支撐的橫向受力。除了與外墻垂直的、由鋼筋混凝土內(nèi)隔墻連接的外墻板塊，和具有更大尺寸（如高層建筑外框柱子）的外墻扶壁柱（在此情形下，框架柱的計算應(yīng)包括外立面的水平荷載），其他外立面應(yīng)按縱向單向板來計算。對于垂直荷載（軸力）較低的外墻扶壁柱內(nèi)層，也要適當(dāng)?shù)丶庸獭τ谕鈮M向布置筋，應(yīng)根據(jù)扶壁柱橫截面的具體尺寸，對外部增加的橫向負筋進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并在外墻的拐角上進行加固，并在墻體的拐角處進行加固，并考慮到墻體水平筋在實際受力情況下的最低配筋比例。對超長地下室外立面應(yīng)作裂縫寬度的計算，其具體寬度不能大于0.2 mm，不可穿透。

2.5頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計

在高層建筑的超長地下室，通常不應(yīng)低于160 mm的樓板。若為人防超長地下室，其屋頂厚度應(yīng)符合有關(guān)人防規(guī)范。在采用超長地下室頂板的情況下，為了保證高層住宅的上部結(jié)構(gòu)能夠有效的約束，必須保證超長地下室頂部的混凝土強度、樓板的厚度、樓板的橫向剛度等滿足相關(guān)的規(guī)范，并且超長地下室的層數(shù)應(yīng)大于2層，并且在底層的樓頂采用梁板結(jié)構(gòu)。因此，高層住宅超長地下室的層數(shù)和地基深度都會受以上因素的影響。另外，在進行地基或樓面結(jié)構(gòu)的計算時，從上到下算，直到達到嵌固段的要求，如果不能滿足，就算到地基的頂部，而在剪力墻的下面，則要從地上算起。

結(jié)束語

高層建筑超長地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個極其復(fù)雜的工作，它所涉及的問題還沒有很好地解決。在此基礎(chǔ)上，對我國高層建筑的超長地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了大量的總結(jié)，對其進行了深入的分析和研究，提高了結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，確保安全、經(jīng)濟、合理地進行超長地下室的設(shè)計。

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