大面积地下室结构设计探讨.doc

1、大面积地下室结构设计探讨摘要：当前，由于城市建设在不断的快速发展,建筑物在不断的增多，而车辆也随着大量的增加，对于车位的要求也越来越紧张，但土地量在减少,可利用的空间也在越来越少，所以，开发地下大面积空间就已经成为了主要的发展趋势。本分分析了大面积地下室结构设计。 关键词：大面积地 下室;结构设计 中图分类号：TU318 文献标识码： A 一、地下室结构设计的特点要求 1、是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计； 2、是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统（防护设备）其中出人口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算，出人口通道（包括风井）的计算等几个方面，而消

2、波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室（箱）的设计。 3、是地下室是否与上部结构一起计算对于计算结果影响较大，其底板经常同时作为结构的基础，需要考虑地基的反作用力，顶板作为工程的重要部位，需要组合核爆炸力的等效静荷载，外墙则需考虑侧向的土、水的水平作用组合。 二、大面积地下室结构设计要点 1、抗震设计 一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：多层建筑中半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达 8 层，层数和总高度超过要求，违反 GB50011-2001 第 7.1.2 条。地下室顶板为上部结构嵌固端，地下室一层抗震等级定为三级，而上部结构为二级，按 GB50011-2001 第6.1.3

3、条地下室也应为二级。 若地下室设计不当，对其整体的抗震性能会产生较大的影响。根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构的部位。结构计算应向下计算至满足要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上计算，并应包括地下层。 2、地下室

4、楼板设计 塔楼范围外底板、中板和顶板均为无梁楼盖体系, 其内力分析计算方法主要有经验系数法、等代框架法、有限元计算法等。随着计算机的普及和性能的提高, 现在一般都采用有限元计算法(适应面广,无条件限制)。现在采用较多的有限元计算软件有 sap2000 和 pkpm 的 slabcad 。如某工程采用 slabcad 进行计算。柱位下的基础厚度由基础抗冲切计算来控制, 本工程取 1 米厚;基础平面尺寸按其能独立承担柱底轴力来控制, 本工程取 3.0x 3.0 米,这样做的好处是能省略按筏板模型来计算上部传来荷载的底板设计工况,减少设计工作量。 底板的厚度取 600mm。底板抗浮措施采用的是抗拔锚

5、杆,计算时需考虑锚杆的作用,模型里可用小钢柱来模拟锚杆,钢柱的截面面积按锚杆钢筋总面积来取 。水浮力按反力输人。配置了抗拔锚杆后,底板跨中水浮力的正弯矩就不会太大,所以底板的底筋和面筋通长筋按构造配, 与柱位下基础相连处配置附加抗裂钢筋即可。中板和顶板的柱帽仍然以抗冲切计算来控制, 板厚以其通长钢筋能按构造配来控制 , 这样有比较好的经济性效果 。经计算, 中板和顶板的柱帽均取为 3000 x3000x900(h), 板厚分别取 35Omm 和 400mm (顶板 )。中板计算的控制工况为 1.2 恒载 +1.0 的人防荷载(需考虑人防作用下构件材料的提高系数 ),顶板由于与覆土接触,需考虑裂

6、缝 ,所以一般顶板配筋由裂缝控制 。 由于地下室面积大,运用 slabcad 建模时,只建 7 跨 x7 跨的标准跨模型, 塔楼周边非标准跨模型利用塔楼模型外扩 2 跨来算,这样能简化很大工作量,且计算精度也能满足设计要求。 3、外墙结构设计 地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算，在设计时应注意以下要求：荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括地面荷载、侧向土压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑

7、与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋；静止土压力系数。静止土压力宜由试验确定，当不具备试验条件时，砂土可取0.340.45，粘性土可取 0.50.7；地下室外墙的配筋计算。实际设计时，在外墙的配筋计算中，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。因此，在计算地下室外墙的配筋时，对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸

8、较大的外墙板块，如高层建筑外框架柱之间，按双向板计算配筋为宜，其余的宜按竖向单向板计算。对竖向荷载较小的外墙扶壁柱，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋应根据扶壁柱截面尺寸的大小，适当地配以外侧附加短水平负筋加强，外墙转角处也应适当加强。地下室外墙计算时底部为固定支座（即底板作为外墙的嵌固端） ，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩相等，底板的抗弯能力应不小于侧壁的抗弯能力，其厚度应与配筋量相匹配。这种情况在地下车道中最为典型，车道侧壁为悬臂构件，底板的抗弯能力应不小于侧壁底部的抗弯能力。 4、地下室超长结构设计 考虑到分缝给建筑功能和人防分区设置带来不利的影响,且分缝后超高层塔楼之间存在多

9、塔的结构关系等, 地下室不设永久变形缝 。这样结构设计就必须采取足够的措施以解决温度收缩的不利作用。某工程通过结构、建筑 、材料和施工等方面采取措施减少地下室底板、顶板及侧壁的开裂。运用 pmsap 建立地下室整体模型, 计算温度作用下楼板的配筋。根据计算结果适当的提高底板 、顶板及侧壁的构造配筋率,并在楼板及侧壁中适当位置设后浇加强带。从而减少混凝土的收缩应力和温度应力。合理地配置分布钢筋,分布筋以小而密为原则,为避免结构突变(或断面突变)产生应力集中,在转角及孔洞处增设构造加强筋(取通长钢筋间距150mm,应力集中区域增加抗裂钢筋,抗裂钢筋间距也为 150 mm )。顶板上覆土 1.5 米

10、厚 , 且建筑外防水采用刚性防水方案的同时,加强外围建筑柔性防水。地下室部分采用收缩小的水泥,减少水泥用量,混凝土中加入适宜的高性能膨胀剂。同时也通过施工措施来大幅度减少温差, 使温差变化及收缩尽量缓慢 ,以发挥混凝土应力松驰效应。施工过程中采用分块“跳仓法”施工方法,利用后浇带把地下室分成若干块施工。后浇带宽 800mm。后浇带用微膨胀混凝土, 混凝土强度等级比所在层高一级。施工后加强养护,楼板满铺麻袋养护,浇水至饱和状态,面铺塑料薄膜,至少保持薄膜凝结水 15d 以上。保温覆盖层的拆除应分层逐步拆除等。 结束语 由于地下室的位置比较特殊，所以对于它的设计就必须考虑更加周到。因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深人地研究大面积地下室结构设计的技术问题，提高设计水平。这样人们的各种需求都才能得到满足，才能跟上时代发展的步伐。 参考文献 1区晓波.大面积地下室结构设计中存在的问题及对策J.城市建设，2010(28). 2 叶金舟. 地下室结构设计常见的问题及解决措施J.建筑与工程，2008，(06).