高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析

【摘要】地下室的設(shè)計應(yīng)遵循安全、適用和合理的原則，合理的設(shè)計是前提。地下室往往作為高層上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下室的外墻剛度大，結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》來保證其剛度，平面上盡量保持剛度均勻，各層板包括頂板的厚度應(yīng)盡可能符合設(shè)計要求，盡量能使得地下室形成一個堅固的箱體。只有在參建各方的通力合作下，不斷地進(jìn)行探索和創(chuàng)新，才能更加合理、更加有效地開發(fā)和利用地下空間。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題

高層建筑是社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活需要的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則為高層建筑的發(fā)展提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程錯綜復(fù)雜我們應(yīng)以遵循安全、適用和合理的原則，及合理的設(shè)計為前提，進(jìn)行全面考慮，把問題減小至最低或消除，以使建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟(jì)作用和社會效益、戰(zhàn)備效益，最后達(dá)成設(shè)計要求。

一、地下室的抗裂問題

地下室的抗裂措施由于地下室的混凝土體量較大，而有些地下室長度超過了結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距，混凝土的干縮和施工期間的水泥水化熱將會導(dǎo)致墻體及樓板的裂縫。設(shè)計過程中一般可采用以下措施：

（1）設(shè)置施工后澆帶后澆帶作為混凝土早期釋放約束力的措施已得到廣泛應(yīng)用。

（2）采用補(bǔ)償收縮混凝土在混凝土中摻入UEA等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消其收縮值，從而達(dá)到控制裂縫的目的。

（3）提高構(gòu)件的抗拉性能增加外墻水平分布鋼筋的配筋率，減小鋼筋間距。

二、地下室外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的重中之重是地下室外墻的設(shè)置，設(shè)計時以下幾個問題需特別注意。①靜止土壓力系數(shù)。根據(jù)試驗確定靜止土壓力，當(dāng)無法進(jìn)行試驗時，粘性土可取 0.5～0.7，砂土可取0.34～0.45。②荷載。地下室外墻的荷載包括兩部分，一部分是水平荷載；一部分是豎向荷載。水平荷載一般是效靜荷載主要包括：側(cè)向土壓力、地面荷載和人防等。豎向荷載則由地下室本身的重量及樓層的傳重。在實際應(yīng)用中，豎向載荷和風(fēng)載荷以及地震產(chǎn)生的力是難以控制的。墻體配筋則是由垂直于墻面的水平載荷形成的彎矩決定的，并且豎向載荷的壓彎作用一般不予考慮。③地下室外墻的配筋計算。實際設(shè)計應(yīng)用時，在帶扶壁柱的外墻配筋計算方法是按雙向板計算配筋，而不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小來計算。

而扶壁柱不是按外墻雙向板傳遞荷載算其配筋，而是根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果來配筋。這樣設(shè)計會使外墻豎向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墻的水平分布筋過多。在計算地下室外墻的配筋時，除了垂直于外墻方向部分有鋼筋混凝土的，內(nèi)隔墻之間有相連的外墻板塊或者扶壁柱橫截面積較大的外墻板塊需要用雙向板計算之外，其他形式的外墻通常都按豎向單向板計算配筋。豎向載荷小的外墻扶壁柱，無論是外墻轉(zhuǎn)角處還是內(nèi)外側(cè)的主筋部分都需做適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。扶壁墻的截面積的大小則是界定外墻水平分布筋的依據(jù)。在計算地下室外墻時底部支座應(yīng)固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。側(cè)壁的抗彎能力比底板的大，而彎矩則和底板相等。

三、混凝土澆注問題

墻板混凝土澆注一般采用趕漿法，混凝土的流向是不可控制的，可能在這里施工時，混凝土已經(jīng)流到十幾米之遠(yuǎn)，特別是頂板和墻板同時澆注，此現(xiàn)象更為嚴(yán)重，等澆注到那兒，可能已經(jīng)初凝已過；還有頂板和墻板一起澆注，必須先澆注墻板，等墻板混凝土全部完成后，再進(jìn)行頂板澆注，應(yīng)該沒有多大的問題。

澆筑混凝土應(yīng)合理安排施工計劃及工序，合理留置施工縫，澆搗混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)必須間隙時應(yīng)縮短時間，并應(yīng)在前層混凝土凝結(jié)前將上層混凝土澆搗完畢。混凝土運輸、澆筑和間歇允許時間如下：混凝土強(qiáng)度等級

另外，混凝土一次下料不能過厚、不均勻、不對稱。混凝土下料不均勻、不對稱，影響混凝土的振搗順序，尤其是混凝土墻板的門洞口處，如果下料不對稱，混凝土的側(cè)壓力不均勻，容易將內(nèi)模擠壓偏位，同時混凝土一次下料過多，澆筑層過厚，振搗作用長度、半徑不夠，混凝土容易漏振、不密實，產(chǎn)生蜂窩、孔洞。

四、 地下室抗震設(shè)計問題

高層建筑的抗震性能好壞與否與地下室的設(shè)計關(guān)系重大。提高高層建筑的抗震要求，地下室與地上部分的筑墻必須相一致。而且地下室的埋深也有要求，地下室的埋深要大于地上部分的高度時，其層數(shù)可不予考慮，這時算高度時才可從上部地面開始算。為了提高抗震性能，頂板必須要求可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。若地下室頂板為無梁樓蓋和頂板內(nèi)外板標(biāo)高超過梁高變化引起錯層這兩種情況時，必須進(jìn)行一定的處理使其能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。

五、抗浮、抗?jié)B及控制問題

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中尤其需注意只有地下室部分和地面上樓層較少時的抗浮計算，采用樁基時需計算樁的抗拔承載力。根據(jù)《荷載規(guī)范》相關(guān)規(guī)定計算強(qiáng)度和計算抗浮是荷載分項系數(shù)的取值是不一樣的，計算強(qiáng)度時取1.0，計算抗浮時去0.9。地下室抗浮設(shè)計影響的因素很多，主要依據(jù)是地下水位及其變幅，并且實際設(shè)計中往往只考慮其極限狀態(tài)，而施工過程中出現(xiàn)抗浮不夠?qū)е戮植科茐模菍κ┕み^程及洪水期不夠重視引起的。

對于那些地下空間很大的高層建筑而言，塔樓部分的抗浮一般不會有問題，出問題的往往是其裙房和純地下室部分。針對這種情況，通常有以下解決措施：①確定科學(xué)合理的抗浮設(shè)防水位；②通過某些方法間接降低抗浮設(shè)防水位，如盡量提高基坑坑底的實際標(biāo)高；③設(shè)置一些抗浮樁；④盡可能增加地下室的本身的重量。

地下室設(shè)計是一項復(fù)雜的工程，除了滿足受力要求外，抗?jié)B技術(shù)也是一個非常重要的要點，如若設(shè)置不當(dāng)，可能造成地下室成汪洋。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不是致密的往往外有裂縫，抗?jié)B效果不是很理想，要想完成抗?jié)B的目的，通常還需采取以下措施：①設(shè)置膨脹帶。混凝土中本身具有膨脹劑，但其早期變形收縮僅靠其本身的膨脹劑變形不能達(dá)到理想效果，通常大于60m時就需設(shè)置一定長度的膨脹帶來補(bǔ)償，才可達(dá)到混凝土的無縫施工；②加強(qiáng)鋼筋混凝土的抗拉能力。在澆筑混凝土?xí)r要使用抗變形的鋼筋。由于側(cè)壁受底板和頂板約束，上下部所承受的力不一樣，使得混凝土上下膨脹收縮不一致，為了抵消這部分差異，要在側(cè)壁增加水平溫度筋強(qiáng)化混凝土面層，或者墻的中央設(shè)置一道暗梁增加其抗拉能力。除了這些措施之外，對混凝土的養(yǎng)護(hù)也格外重要；③設(shè)置后澆帶。混凝土早期膨脹收縮時需釋放約束力，后澆帶技術(shù)很好的解決了這個問題。同時后澆帶技術(shù)也已經(jīng)可以很好的解決長久性的變形縫，并且已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

六、結(jié)語

總之，建筑地下室的設(shè)計是一項專業(yè)性極強(qiáng)的工作，涉及到的工序和領(lǐng)域較多，具有復(fù)雜性。因此，設(shè)計要堅持在滿足基本功能的基礎(chǔ)上，做到安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理。既可以滿足高層建筑地基深埋的要求，也可以防止地下室的滲漏，有助于地下室功能的更好發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董萌，秦忠堯. 淺談對規(guī)范中對地下室部分的理解及設(shè)計中所出現(xiàn)的問題[J]. 科技信息（科學(xué)教研）. 2008（01）

[2]吳仲平 基于高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析 [期刊論文] 《廣東建材》 -2012年5期

[3]閻紅偉 柴萬先 高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題 [期刊論文] 《工業(yè)建筑》 ISTIC PKU -2006年10期