建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

張慶博

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論和水平將面臨著新的挑戰(zhàn)。因此，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)承擔(dān)更多的責(zé)任，更加積極主動(dòng)地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，有效地降低工程造價(jià)，提高工程的綜合質(zhì)量，確保各種建筑材料的充分利用，科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)建筑工程的適用性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性目標(biāo)。本文作者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析探討。

【關(guān)鍵詞】建筑地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.048

地下室混凝土澆筑、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的預(yù)應(yīng)力及平板樓蓋的設(shè)計(jì)是高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，通過(guò)對(duì)這四個(gè)部分的分析，可以得出結(jié)論： 在高層建筑的施工中，除了要考慮地基和高層結(jié)構(gòu)的整體性和提高地基的承載能力外，還要有效地控制施工過(guò)程中的混凝土開裂，通過(guò)合理的施工和科學(xué)的設(shè)計(jì)，確保地下室結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

1、地下室的混凝土澆筑設(shè)計(jì)

對(duì)于地下室的混凝土澆筑，首先要注意混凝土的配合比。在轉(zhuǎn)換層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為c40，同時(shí)要采取商品性的混凝土，使用強(qiáng)度等級(jí)系數(shù)為43的普通硅酸鹽水泥，這種水泥的質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)泌水性較小，保水性較強(qiáng)。特別適用于泵送混凝土。在進(jìn)行調(diào)配的時(shí)候，要控制粗細(xì)骨料的用量以及質(zhì)量，同時(shí)要摻入一定的粉煤灰以此來(lái)減少水泥的使用量，盡量控制混凝土溫度裂縫出現(xiàn)，降低水泥的水化熱現(xiàn)象，改善混凝土和易性，也可以摻入大約6%的微膨脹劑，使用這種膨脹劑可以補(bǔ)償混凝土的收縮現(xiàn)象。通過(guò)加入以上用料可以有效的控制混凝土裂縫的出現(xiàn)。如果想要提高混凝土前期的強(qiáng)度值，可以通過(guò)加入一定量的緩凝早強(qiáng)減水劑，控制混凝土的初凝時(shí)間。混凝土的入坍落度要控制在150-170mm之間，水灰比要控制在0.5以下。

2、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行框架剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要符合國(guó)家規(guī)范中有關(guān)框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定之外，同時(shí)框架和剪力墻的布置也要符合相關(guān)的規(guī)定。框架剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為雙向的抗側(cè)力體系，它的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間應(yīng)盡量避免鉸接，而對(duì)抗震的設(shè)計(jì)中，雙向的主軸方向應(yīng)布置為剪力墻，框架的柱與梁中線之間的偏心距離不應(yīng)大約柱寬的一半，梁與柱應(yīng)與剪力墻的中線重合。

對(duì)于框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求：第一平面形狀的凸凹程度較大時(shí)，需要在凸出的部分的端部布置剪力墻。第二剪力墻的布置應(yīng)該分布均勻。由于單片墻的剛度較為接近，長(zhǎng)度較長(zhǎng)的角力墻應(yīng)該設(shè)計(jì)洞口和連梁形成雙肢墻或者是多肢墻，同時(shí)單肢墻和雙肢墻的墻肢長(zhǎng)度不應(yīng)大于8m，同時(shí)每段剪力墻的底部承受的水平力產(chǎn)生的剪力不應(yīng)超過(guò)總剪力的50%[3]。第三就是縱向的剪力墻應(yīng)布置在單元結(jié)構(gòu)中間位置中，當(dāng)房屋的縱向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，就不要集中在兩端布置縱向的剪力墻，否則在平面里的部分地方就要進(jìn)行澆縫從而降低混凝土硬化過(guò)程產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的影響。同時(shí)還要注意的是要加強(qiáng)屋內(nèi)的保溫工作以此來(lái)降低溫度變化對(duì)剪力墻的影響。第四就是要注意剪力墻的間距不應(yīng)過(guò)大，要保證樓蓋平面剛度的需要。橫向的剪力墻在沿著豎直方向應(yīng)滿足規(guī)范的要求，在剪力墻之間的樓蓋出現(xiàn)較大的開動(dòng)之后，剪力墻之間的間距應(yīng)該適當(dāng)?shù)臏p小。縱向的剪力墻一般不要集中布置在兩個(gè)頂端。剪力墻上面的洞口應(yīng)該布置在截面的中間位置，避免出現(xiàn)在端部或者是柱邊附近，而洞口到柱邊的距離也不應(yīng)小于墻厚的2倍，開洞的面積也不應(yīng)大于墻面積的一半，洞口需要上下對(duì)齊，上下洞口之間的高度不應(yīng)小于層高的1/3。

3、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)，首先要保證橫墻的數(shù)量要多，之間的間距要小，這樣房屋的空間剛度才會(huì)變大，抗震性能才能加強(qiáng)。這樣就需要砌體房屋采取橫墻承重或者是橫墻與縱向共同承重的結(jié)構(gòu)體系。橫縱墻的布置需要相對(duì)均勻?qū)ΨQ，在沿著平面的方向要盡量對(duì)齊，沿著縱向的方向要上下連續(xù)，避免在平面和縱面出現(xiàn)突兀的變化以及不規(guī)則的形狀，在同一軸線的窗戶之間墻壁寬度應(yīng)力要盡量均勻布置。

防震縫應(yīng)該沿著房屋的全高進(jìn)行設(shè)計(jì)，它的兩側(cè)應(yīng)盡量設(shè)置為墻柱或者是墻體，基礎(chǔ)之上可以不設(shè)置防震縫。防震縫的長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)的烈度以及房屋的高度決定，一般在50-100mm左右，防震縫也要與沉降縫，伸縮縫統(tǒng)一考慮，但是沉降縫與伸縮縫的具體尺寸應(yīng)以抗震縫為主。

一般的高層建筑縱向的尺寸很大，同時(shí)縱向之間的間距相對(duì)較小，因此無(wú)論是哪種類型的高層，它的縱向水平變形都不是很大，可以忽略不計(jì)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)地震建剪力分配時(shí)，可以按照剛性的樓蓋進(jìn)行考慮，也就是縱向的抗震墻分擔(dān)的地震剪力按照縱向墻體的抗側(cè)剛度比例分配。

地震對(duì)于高層建筑的破壞主要幾種在以下幾個(gè)部位，分別是縱橫墻的連接處，房屋平面的凸凹處，樓梯間的墻體，房屋的變形縫以及鋼筋混凝土的預(yù)制樓板，由于在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)的墻體強(qiáng)度較低，材料之間的粘結(jié)性較弱，導(dǎo)致它的抗拉，抗彎以及抗剪強(qiáng)度較低，對(duì)于水平的地震力承受能力不是很強(qiáng)，當(dāng)?shù)卣鹆叶燃哟髸r(shí)，就會(huì)出現(xiàn)開裂，甚至倒塌，危險(xiǎn)性極高。針對(duì)這些方面的問題，應(yīng)該對(duì)墻體的實(shí)際情況充分考慮，設(shè)計(jì)的時(shí)候要加入對(duì)地震造成破壞的考慮，加強(qiáng)抗震構(gòu)造的措施，保證施工的質(zhì)量，只有這樣，高層建筑才能夠具備一定的抗震能力。

4、預(yù)應(yīng)力無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)

無(wú)梁樓蓋的設(shè)計(jì)一般需要采用彈性理論的計(jì)算方法，也就是等代平面框架法，這種方法就是將整個(gè)結(jié)構(gòu)按照橫縱柱的方向列為框架梁以及框架柱，然后通過(guò)框架梁的寬度進(jìn)行有效的取值。在進(jìn)行空間分析的過(guò)程對(duì)水平荷載下等代框架運(yùn)算時(shí)，只考慮結(jié)構(gòu)的平移，不需要對(duì)扭轉(zhuǎn)進(jìn)行考慮。對(duì)于肋梁，肋梁的劃分不能過(guò)粗，也不能過(guò)細(xì)，要充分考慮到肋梁所在位置以及它需要承受的預(yù)應(yīng)力，其次對(duì)負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅時(shí)，應(yīng)綜合考慮到在垂直荷載下空間框架對(duì)柱上板的影響，在垂直荷載滿足條件的基礎(chǔ)之上，要適當(dāng)?shù)脑黾诱{(diào)幅系數(shù)。對(duì)于柱上板帶支座截面的配筋，應(yīng)該與它的彎矩分布一直，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要在柱寬以及每邊大約1m厚的范圍之內(nèi)進(jìn)行集中配置，它的配筋量也不得少于柱上板帶配筋總量的一半，非幾種配筋區(qū)域的配筋率也不得少于附近的跨中板帶。

結(jié)語(yǔ)：

隨著城市建筑步伐的不斷加快，高層建筑所占比例越來(lái)越大。在高層建筑設(shè)計(jì)中，如何實(shí)現(xiàn)地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已成為當(dāng)前必須思考的話題，以此保障建筑結(jié)構(gòu)整體安全性、穩(wěn)定性。

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