1、刍议建筑工程中地下室结构设计摘要:本文先从地下室结构设计的重点难点分析,再从地下室结构的平面设计、抗震设计、保护层设计等几个方面进行了探讨。 关键词:地下室；结构设计；存在问题 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 0 前言 随着城市土地资源日益紧缺，建筑及城市交通有逐渐向地下发展的趋向。然而，建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。地下结构已向多层发展，其结构设计、施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计和施工有一定的特殊要求。地下室工程因为是处于地面以下,它的施工难度比
2、较大,建筑周期比较长、建造费用相对较高。另外,地下室因为其结构的特殊性,设计与施工难度都比较大,比地上建筑更容易出现质量问题。然而对于设计与施工来讲,都有与地上建筑不同的要求。 1 地下室结构设计存在的问题 地下室工程涉及到的专业领域非常广泛、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时,要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要,还要顾及到管道、通风、摊水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说,一般来讲,在塔楼部分的使用时期,基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。 其设计上的主要问题表现在: (1)结构平面的设计。 (2)抗
3、震设计。 (3)地下室抗渗、抗浮设计。 (4)地下室的结构超长。 (5)外墙的结构设计。 2 建筑工程地下室结构设计应注重的问题分析 2 .1 抗震设计 通常来讲,地下室的抗震设计常遇到的问题有。一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为:在多层建筑中,地下室的埋深不够。房屋的层数加上地下室在内已经达到八层,层数与高度都已经超过设计标准要求。地下室的顶板是上段结构嵌固。地下室的抗震等级应当和地上部分相同。若地上结构的抗震等级是二级,则地下部分的抗震等级也应当是二级。 2 .2 抗渗抗浮设计 如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工,那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲,常规都要考
4、虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况,应当采取下面的几个措施来应对: (1)在设计条件允许的前提下 ,尽可能地提高基坑底设计标高,这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。高层建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。 (2)倡导应用无梁楼盖与宽扁梁。常规宽扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中间。宽扁梁可以有效降低地下部分高度。这样,在降低抗浮水位上就占有一定的优势。 (3)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办 法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办
5、法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时,因为混凝土和相关的增重材料需求量太大,而使施工费用增加。 (4)设抗拔桩。此办法是抗渗抗浮设计加很常用的方法之一。抗拔均一般情况都要嵌入到埋藏浅嵌入坚硬的基岩之内。因为受施工条件和造价因素的制约,抗拔桩入岩一般不深,这就需要施工过程中对桩端进行灌浆处理。若上覆土层厚度太大,抗拔桩进不到基岩处,那就需要在桩下部设扩大头,提高抗拔桩的抗拔能力。 2 .3 结构超长的处理办法 因建筑总体设计要求,地下室的结构时常会出现超长现象。很多情况都会超过 4060m。虽然在温度影响的角度来看 ,地下室受的影响相对来讲较小,但是周边环
6、境对于地下室的约束力较大,所以应当采取有效的防止裂缝设计。当下较为成功的做法有下面数种。 (1)安设伸缩后浇带。普通伸缩后浇带一般宽度在八十至一百公分,钢筋不被切断。而对平面尺寸超长的结构,应当设置断开钢筋的后浇带。其宽度应按搭接钢筋需要的最低尺寸同操作空间的实际情况确定。 (2)除了伸缩后浇带以外的其它措施 ,包括:把微膨胀剂掺到混凝土内。超过六十米的地下室结构安设膨胀加强带。采取相应办法提升钢筋混凝土抗拉力。目前,在实际工作中,已经建成的多个建筑,在应用上边所讲的办法,并进行合理施工的前提下。其应对结构超长的能力已经超过了设计规范上要求数值。 2 .4 地下室外墙部分的结构设计 对于地下室
7、外墙的结构设计,我们应当把重点放在土、水压力的计算上。在设计施工时应池注意下面的几点要求。 (1)承载能力。地下室的外墙所要承受的压力来自水平和垂直两个方向。水平承载力包括地面荷载和侧面的土压力荷载。而垂直承载包括地下室以及上部楼盖传重和本身自重。实际上的工程设计当中,风荷载与垂直承载一般起不到控制作用。墙体的配筋主要是受垂直墙面水平承载产生的弯矩所控制。要按照墙板弯曲计算配筋。 (2)静止土的压力数值。这在实际施工中应当做具体的实验来确定,如果没有实验条件,那么应把砂土系数值取在 0.34 至 0.45 之间,把粘性土系数值取在 0.5 至 0.7 之间。 (3)外墙配筋计算办法。关于带扶壁
8、柱外墙,不按扶壁柱尺寸计算,而是按双向板对配筋进行计算。由外墙和扶壁柱协调变形的机理,此设计会使外墙垂直配筋少、扶壁柱配筋不足,而外墙水平布筋产生富余。故而求地下室外墙配筋数量时,按双向板求取配筋的办法为宜。 3 工程案例 (1)工程概况 :某工程场地部分略带斜坡，此外基本平整。地上 18层钢筋混凝土框架,地下一层停车库、人防地下室。总高度 54m。 持力强为强风化岩或者中风化岩。抗震设计 :丙 类 。 (2)此地下室结构设计要点分析。 地下室顶板不置大洞口;顶板采取现浇梁板的结构,厚度 25cm;楼板的混凝土强度等级为 C30,双向双层钢筋配置。保证单方向配筋率超过025。 本工程地下室顶板
9、是地面以上结构部位的嵌固部分,抗震等级与上部相同,采用三级抗震。 用预应力管桩作为基础,直径 500 的管桩,其单桩承载力数值1850kN。 主楼的室内地下室部分顶板适宜承载力,考虑施工后荷载后,取 5kN每平方。 此地下室用途之一是作为人防工程,故对本工程露天顶板需考虑到爆动荷载压力的影响,因此地下室顶板荷载按人防六级考虑,取值 750kN每平米。 在和土壤相接处的侧壁保护层厚度取 4cm,室内混凝土取 1.5cm。地下室侧面水平配筋在外围,垂直配筋在内部。 本工程的地下室之底板要以抗渗抗浮的计算为主要工作。把地下水位的高度考虑在 50 年一遇的级别,抗渗级别设为 P6,抗浮水头级别设为5.
10、1m。地下室底板用无梁楼盖计算办法,计算得出底板厚度 60cm。 地下室抗浮设计、验算。地下室应当验算出地下的水压超没超过地下室恒载。取恒载分项的系数设为 0.9,水压分项系数设为 1.0。如恒载能力达不到地下室抗浮需求,就要应用到抗拔桩进行加强浮力抵抗的工作。 4 结束语 作为建筑工程整体结构的有机组成部分,地下室建筑质量的高低对建筑整体的稳固性有很大影响。在一些高层的建筑中,地下工程造价甚或超过地上工程造价。因为位置特殊,其结构设计不能不引起我们的重视。设计上要考虑的问题很多,鉴于问题的复杂性,在这里,我们的设计人员就要把握住质量与经济的两个大原则,在技术层面去研究解决地下室结构设计中存在的问题。 参考文献 1文华.论述地下室结构设计存在的问题J建材与装饰 ,2005 2何锋.建筑工程地下室结构设计研究J.建材与装饰 :中旬 ,2011
