1、对地下室结构设计的分析研究【摘要】本文对地下室结构的结构设计的原则、准备工作、安全等级、设计及施工技术等进行了深入的分析和研究，对于建筑行业具有一定的理论价值和现实意义。 【关键字】地下室，结构设计，分析研究 中图分类号：TU318 文献标识码：A 一.前言 随着我国经济水平的发展以及国民生活水平的迅速提高，各类建筑物都拔地而起，为了满足人们的物质和心理需求，各种建筑物的设计越来越精密。由于日益紧缺的土地资源再加上建筑功能和结构抗力方面的需要促使建筑物不断向地上和地下扩展，地下室得到了广泛的应用，发挥了它的现实意义，同时为人们带来了巨大利益。 二.地下室结构设计难点概述 地下室工程对于具有大底
2、盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，加上地下室防水工程是一项系统性工程，涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素，因此造成了地下室结构设计难点繁多。 三.地下室设计 本工程设有 l 层地下室，作人防设计时，将地下室按平战结合考虑设计。 1.地下室的埋置深度 高层建筑设置地下室对建筑物结构的益处很多。首先可以利用土的侧压力减小结构的滑移和倾覆,有利于上部结构的整体稳定;其次可以减土的附
3、加重量,减少地基的附加应力和沉降;再由于基础具有一定的埋置深度,还可以减小地震作用对上部建筑的影响。唐山地震震害就表明有地下室的建筑物破坏明显较小。 地下室在具有足够的刚度、承载力和整体性的条件下,可作为基础结构的一部分。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。位于岩石地基上的高层建筑,其埋深应满足抗滑移要求。建议同一结构单元应全部设置地下室,并应当有相同的埋深。基础的埋置深度为建筑物室外地面至基础底面的距离,可按以下要求进行估算: (一)一般天然地基,不宜小于建筑物的高度的 1/15； (二)岩石地基可不考虑埋深的要求,但应验算倾覆和滑移； (三)桩基础不宜小于建筑物高度
4、的 1/18。在城市居住密集的地方往往新旧建筑物紧靠在一起。为保证施工期间相邻原有建筑物的稳定,通常新建高层的埋深不宜大于原有建筑的基础。当新基础埋深大于原有建筑基础时,应根据建筑荷载大小、基础形式和土质情况使基础间保持一定的距离。 2.上部结构的嵌固部位 在进行上部结构计算时,首先要确定其嵌固部位,嵌固部位又直接影响到基础的弯矩,所以它对于结构分析和基础设计都是非常重要的,并直接关联建筑物的经济性和安全性。 嵌固部位结构的整体刚度和承载力是塑性铰出现的必要条件。地下室嵌固部位应能承受上部结构屈服超强引起的内力及地下室本身的地震作用。因此,建筑抗震设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程都规定:当
5、地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2 倍。 3.回填土的约束作用 由于地下室一般都存在外墙,其侧向刚度往往大于上部结构。同时,地下室与室外土层接触面积大,在地震作用下,阻尼增大导致振动衰减,降低了结构的动力效应。此外,地震作用迫使与地下室接触的回填土发生相应的变形,导致土对地下室外墙及底板产生抗力,约束了地下室的变形,从而提高了地下室的刚度。在选择了合理的嵌固部位以后,如何分析回填土的约束作用成为地下室结构模型合理性的关键。 4.荷载组合和内力分析 作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空
6、地下室的自重等，规范中对防空地下室不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格，结构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行荷载组合的项目，本工程各个部位参与组合的荷载分别为：地下停车场活荷载标准值为 40KNm2，设备房活荷载标准值为 70KNm2，人防经报请有关部门批准后，人防地下室的顶板人防荷载取 55KNm2，底板人防荷载取 35KNm2。 5.结构布置 由于地下室平时作停车场使用，柱距较大，东西和南北的跨度最大为 80m。地下室 1 层顶板人防荷载远大于平时停车场荷载，故以人防荷载控制。地下室底板和侧板由于承受地下水和土的压力，其荷载必然大于战时荷载，因此不作人防验算，只按实际受力
7、情况设计；故截面尺寸与混凝土强度等级应按相应的最不利组合情况设计。 四.建筑工程地下室结构优化设计 1.结构平面设计 在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应合理地调整平面将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连
8、，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的埋深要求。 2.抗震设计 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
9、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。 五.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.地下室结构
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