高层建筑地下室结构设计分析.doc

1、1高层建筑地下室结构设计分析摘要： 随着国民经济建设的发展，大片的城市住宅或商业建筑和高层、超高层建筑越来越多。高层建筑一般都会延伸地下求的一席之地，从而取得最大的利用空间，但是地下室的修建由于设计荷载加大而且面临防水防裂等问题，同时也给设计者提出了重要的难题。本文从地下室施工的基础着手通过详细的假设案例详细的介绍了地下室结构的设计。 关键词：地下室、建筑、设计分析、高层建筑 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 题记： 随着经济的发展人口的普遍增长，人民对于住宅需求量的增加高层建筑物越来越多，为了满足建筑功能及基础埋深的需要，一般均设有一层或多层地下室用于平日的生活当中。由

2、于地下室地处地下设计荷载较大，防水抗裂要求高，其造价占整个项目造价的比重也相当大。地下室结构设计在建筑结构设计中也起着重要作用，更不容忽视的是稍有设计不当将会给整个建筑结构带来安全隐患造成重大的损失。 一、地下室混凝土的浇注问题 墙板混凝土浇注一般采用赶浆法，混凝土的流向是不可控制的，可能在这里施工时，混凝土已经流到十几米之远，特别是顶板和墙板同时浇注，此现象更为严重，等浇注到那儿，可能已经初凝已过；还有顶板2和墙板一起浇注，必须先浇注墙板，等墙板混凝土全部完成后，再进行顶板浇注，应该没有多大的问题。 浇筑混凝土应合理安排施工计划及工序，合理留置施工缝，浇捣混凝土应连续进行，当必须间隙时应缩短

3、时间，并应在前层混凝土凝结前将上层混凝土浇捣完毕。混凝土运输、浇筑和间歇允许时间如下：混凝土强度等级 C30 时，若气温不高于 25，间歇时间不超过 210min，气温高于 25时不超过 180min；混凝土强度等级高于 C30 时，若气温不高于 25，间歇时间不超过 180min，气温高于 25时，间歇时间不超过 150min。1 另外，混凝土一次下料不能过厚、不均匀、不对称。混凝土下料不均匀、不对称，影响混凝土的振捣顺序，尤其是混凝土墙板的门洞口处，如果下料不对称，混凝土的侧压力不均匀，容易将内模挤压偏位，同时混凝土一次下料过多，浇筑层过厚，振捣作用长度、半径不够，混凝土容易漏振、不密实，

4、产生蜂窝、孔洞。 地下室底板大体积混凝土裂缝产生的主要原因是温度和干缩变形，其次是砼的水灰比等，其预防措施如下： 1）严格控制水化热。在满足设计强度要求和征得设计同意的前提下，混凝土配合比设计可考虑采用 60 天强度，以减少水泥用量，同时，应选择低热水泥，减少水泥水化热。 2）通过“双掺”技术（掺加缓凝高效减水剂及粉煤灰） ，以减少水泥用量，并改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。 3）浇筑顺序采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一3次到顶”的方法，一次整体连续浇筑结束。 4）大体积混凝土浇捣完毕后，初凝前用长刮尺刮平，经 6 小时先用铁滚筒滚压数遍，再用木抹子在混凝土表面拍实并搓

5、毛两遍以上，以闭合收水裂缝，防止产生表面收缩裂缝，约 1214 小时后，覆盖塑料薄膜和草包进行保温保湿养护。并按规定时间测量混凝土各部位的温度，确保混凝土内外温度差不超过 25。 二、深层水泥搅拌桩高低截面围护结构设计 1、桩墙截面尺寸：尽量利用场地有限的宽度，同时考虑钻机施工的可能性，确定高桩桩墙的宽度，西面定为 2.20m，北面站台边定为 2.00m，东面定为 2.70m，南西场地宽阔，按常规桩墙宽定为 2.70m。西、北两面已定高桩的宽度肯定不能满足安全要求，东面因地下有暗浜，经计算 2.70m 的宽度也不能满足安全要求，必须加设低桩。低桩长度即为高桩在坑底以下的入土深度，一般为基坑深度

6、的 0.81.2 倍，本工程取 5.00m；低桩桩墙宽度应满足高低桩墙整体的抗倾覆、抗滑移及整体稳定性要求，计算中将桩墙向坑内转动的原点定为低桩底部的内角点。经计算，北面低桩宽度为 2.50m，西面低桩宽度为 1.50m，东西低桩宽度为 1.00m。 2、加强高桩悬臂部分的抗弯、抗剪能力：高桩与低桩的截面分界处，因桩墙截面削弱，特别是站台方向，采用插毛竹予以加强。在北面及东、西两转角处 5m 范围内，在里外排桩中每隔 1m 插 1 根 5m 长的毛竹，以增强高桩的抗弯、抗剪能力。2 3、搅拌桩布置：东、西、南三面搅拌桩采用格栅式布置，北面回填4土中难以格栅成桩而采用满布。 4、搅拌桩采用 42

7、5 普通水泥，掺量 13%。搅拌桩施工顺序应从低桩到高桩，若反向施工，在低桩施工时，因低桩在坑底以上段不喷浆，搅拌桩相互交接会削弱高桩截面。 三、地下室的抗裂 地下室的抗裂措施由于地下室的混凝土体量较大,而有些地下室长度超过了结构伸缩缝的最大间距,混凝土的干缩和施工期间的水泥水化热将会导致墙体及楼板的裂缝。设计过程中一般可采用以下措施: (1)设置施工后浇带后浇带作为混凝土早期释放约束力的措施已得到广泛应用。 (2)采用补偿收缩混凝土在混凝土中掺入 UEA 等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值抵消其收缩值,从而达到控制裂缝的目的。 (3)提高构件的抗拉性能增加外墙水平分布钢筋的配筋率,减小钢筋间距。

8、四、抗震要求 地下室如果设计不当，对整体抗震性能会产生较大影响，一般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要协调统一。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，未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位，规范明确规定作为上部结构嵌固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嵌固部位。结构计算应往下算至满足5嵌固端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算，并应包括地下层。 存在的常见问题如：半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达 8

9、 层，层数和总高度超过要求，违反 GB50011- 2001 第 7.1.2 条。地下室抗震等级为三级，而上部结构为二级，按 GB50011- 2001 第 6.1.3条地下室一层也应为二级等问题。3 五、地下室外墙设计 为了满足抗渗要求，地下室外墙（以下简称外墙）的厚度一般不应小于 250mm，混凝土强度等级常用 C20C30。 1、荷载：竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。 1）室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面） ，活荷载可取 5kN/m2。有特殊较重荷载时，按实际情况确定

10、。 2）水压力：水位高度可按最近 35 年的最高水位确定，不包括上层滞水。 3）土压力：a.当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数 K0，对一般固结土可取 K0=1- sin（ 为土的有效内摩擦角） ，一般情况可取 0.5。b.当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，地下室外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与地下室外墙的共同作用，或按静止土压力乘以折减系数 60.66 近似计算，Ka=0.5x0.66=0.33，相当于主动土压力。c.地下水位以下土的容重，可近似取 11kN/m2。 2、荷载设计值：以前的算法地面活荷载取 1.4 外，其他包

11、括水压力均取 1.2。现依据建筑结构荷载规范，当活荷载占总荷载之比值不大于 20%时，G=1.35，Q=1.40，C=0.7，综合分析后外墙各项荷载分项系数均取 1.30。 六、结语： 综上所述在地下室结构设计中,应综合考虑上部结构、地下室结构及地下室周边情况,合理选择荷载大小、结构构件尺寸。才能降低工程造价,保证结构安全，为建筑质量问题保驾护航，同时为合理的利用建筑空间打下坚实的基础。 参考文献 1 曾斌.结构概念设计在框架剪力墙结构体系中的应用D.北京：北京工业大学，2002. 2 吴昊.非周边约束地下室对上部结构的嵌固作用研究D.重庆：重庆大学，2006. 3 柳炳康，黄慎江，周安，等.钢筋混凝土框架梁柱偏心节点抗震性能的试验研究J.建筑结构学报，1999