淺談建筑半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

藍(lán)煥暉

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和進(jìn)步，城市化進(jìn)程不斷深化發(fā)展，我國建筑行業(yè)迎來了一個(gè)又一個(gè)發(fā)展的高峰期。進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國各個(gè)地區(qū)的建筑工程數(shù)量和規(guī)模在不斷提升和擴(kuò)大，建筑物結(jié)構(gòu)逐漸趨于復(fù)雜化和多樣化，國家人口數(shù)量增多，居民物質(zhì)生活水平顯著提升，對建筑物功能提出了更高的要求。同時(shí)隨著建筑用地資源稀缺，地下建筑施工就成為提高土地利用資源的重要措施。但是由于地下室使用有其獨(dú)特技術(shù)要求，加上地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中一定要保證科學(xué)合理。對于建筑物來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程建設(shè)施工的重要環(huán)節(jié)，文章主要結(jié)合實(shí)際案例，就建筑物半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施進(jìn)行了分析，希望通過本次研究對更好的提升半地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量有一定助益。

關(guān)鍵詞：建筑物施工；半地下室；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)措施

進(jìn)入新世紀(jì)以來，建筑領(lǐng)域在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面發(fā)揮著十分重要的作用，最近幾年建筑逐漸向著多功能化，多樣化和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化角度轉(zhuǎn)變，這主要是基于消費(fèi)者對建筑需求多樣性要求。建筑功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，是基于科學(xué)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下才能實(shí)現(xiàn)的。最近幾年，建筑框架結(jié)構(gòu)的合理性就成為消費(fèi)者高度關(guān)注的問題。建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對整個(gè)建筑物的使用功能有著較為嚴(yán)重的影響，特別是對于建筑物半地下室框架設(shè)計(jì)，需要綜合分析好各個(gè)方面優(yōu)勢和缺點(diǎn)，綜合采取多樣化的設(shè)計(jì)理念，保證整個(gè)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理性和科學(xué)性。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則分析

在地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要重點(diǎn)考慮的就是整個(gè)地下建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和科學(xué)性，做好抗震設(shè)計(jì)工作，避免地震對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生威脅和影響。在地下室框架結(jié)構(gòu)抗震性能計(jì)算過程中，需要結(jié)合不同的地質(zhì)特點(diǎn)以及整個(gè)建筑物的整體性質(zhì)，決定是采用剛性計(jì)算還是柔性計(jì)算，亦或者采用剛?cè)峒鎮(zhèn)涞睦碚撚?jì)算模式進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)在對建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)性能計(jì)算過程中還要對建筑物地基類型進(jìn)行充分考慮。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可以考慮將建筑物設(shè)計(jì)成雙向梁柱承載體系，可以顯著提升地下室框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 建筑物地下室框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施分析

2.1 案例研究。本次研究選擇的工程為廣東省陽江市某房地產(chǎn)開發(fā)商的地下車庫，建筑物功能為高層商住樓用戶提供車庫，地面以上無建筑物，為純地下車庫，屬于半地下室類型，整個(gè)地下建筑物總高度3.9m。按照現(xiàn)行國家規(guī)范和廣東省省規(guī)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地下車庫框架結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，地面粗糙度類別為C類。由于工程場地的地下水位較高，且開挖土多為細(xì)砂，對細(xì)砂層的開挖，會(huì)給施工帶來巨大困難，故選用半地下室模型結(jié)構(gòu)，其中以室外地坪標(biāo)高為±0m，半地下車庫結(jié)構(gòu)底板上皮標(biāo)高為-1.7m，地下車庫建筑頂板地坪標(biāo)高為2.2m。

2.2 建筑物半地下室框架結(jié)構(gòu)模型計(jì)算分析。在本次項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過程中，要求半地下室窗戶以上露出地面30cm左右，要想滿足這方面施工要求，半地下室擋土墻和頂板結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)連接互通，正是因?yàn)檫@個(gè)特殊的施工要求，半地下室距離水平地面以下有超過2.4m的結(jié)構(gòu)位于水平地面以下。本次項(xiàng)目工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，總共有兩套方案，第一種設(shè)計(jì)方案是按照整體原則。根據(jù)整個(gè)建筑物樓層的實(shí)際需求進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，這樣不考慮地下室，也不需要進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)，然后使用相應(yīng)的計(jì)算軟件設(shè)計(jì)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)模型，第二種方案是在地下室設(shè)計(jì)過程中，從工程局部出發(fā)，在進(jìn)行計(jì)算模式設(shè)計(jì)過程中，在軟件地下室參數(shù)中填寫1，存在一層地下室。通過對這兩種計(jì)算方式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，如果從整體施工合理性考察，應(yīng)用第二個(gè)設(shè)計(jì)模型比較合理，應(yīng)用第一種設(shè)計(jì)模型，在項(xiàng)目工程具體施工過程中存在很多不確定和不安全的因素。但在第二種設(shè)計(jì)模型中，因?yàn)椴捎玫募袅Y(jié)構(gòu)，而框架結(jié)構(gòu)的參數(shù)數(shù)據(jù)只是地下室一層的數(shù)據(jù)，因此，在施工過程中有可能會(huì)出現(xiàn)明顯的側(cè)向高度突變等問題，整個(gè)彎矩和第一種計(jì)算模型下相比較，明顯數(shù)值和很大。因此，在選擇計(jì)算方案過程中應(yīng)該從綜合方面綜合分析，從而選擇合適的計(jì)算模型。

2.3 整體模型設(shè)計(jì)措施分析。在對地下室擋土墻進(jìn)行開洞處理之后，會(huì)導(dǎo)致短柱現(xiàn)象的發(fā)生，這時(shí)整個(gè)擋土墻的抗震性能并不是很好。在具體施工過程中，如果施工現(xiàn)場能夠滿足相應(yīng)的施工要求，擋土墻和地下之主體結(jié)構(gòu)之間可以不進(jìn)行連接，保證兩者至今相互獨(dú)立和脫離。也就是在主體和擋土墻還有一段距離時(shí)，建設(shè)一個(gè)磚墻砌體，主體結(jié)構(gòu)和這個(gè)砌體墻連接，而不和擋土墻結(jié)構(gòu)連接，這樣即便是出現(xiàn)了地震，主體結(jié)構(gòu)和擋土墻也不會(huì)出現(xiàn)相互碰撞。但是如果在施工現(xiàn)場無法滿足主體結(jié)構(gòu)和擋土墻兩者的獨(dú)立性，砌體墻連接模式就不能應(yīng)用，這時(shí)就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地下室剪力墻時(shí)，必須增加外墻剛架柱的抗剪能力。在具體施工過程中，設(shè)計(jì)人員必須采取必要措施對框架柱進(jìn)行高加密處理，如果依然不能滿足施工要求還需要設(shè)計(jì)人員向其中加入型鋼芯柱。此外，在施工過程中，對于沒有開洞的剪力墻，需要我們結(jié)合剪力墻水平方向的長度科學(xué)設(shè)計(jì)。如果長度比較小，則可以將剪力墻設(shè)計(jì)成地下室暗柱，保證上下能夠聯(lián)會(huì)貫通。這種設(shè)計(jì)形式主要是因?yàn)槎讨袅Φ氖芰η闆r與暗柱的受力情況大致相同。在設(shè)計(jì)過程中，為了切實(shí)保證暗柱的抗震性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該增加暗柱的抗剪箍筋。在具體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從整體角度出發(fā)，考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。對于第一種計(jì)算模型，在施工過程中與實(shí)際本身存在缺陷，但是框架結(jié)構(gòu)的梁柱需要結(jié)合第一種計(jì)算模型獲得，而第二種計(jì)算模型的地下室擋土墻中能夠更好的提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，第二種計(jì)算模型框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力要顯著高于第一種計(jì)算模型。所以在具體設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從整體出發(fā)，將兩種計(jì)算模型有機(jī)結(jié)合，確保設(shè)計(jì)方案能夠滿足施工要求。

2.4 擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。不同的地質(zhì)環(huán)境，擋土墻所受到壓力是各不相同，當(dāng)?shù)叵滤徊桓邥r(shí)，可以讓擋土墻和框架柱采用固定連接或者鉸接方式進(jìn)行連接。但是當(dāng)擋土墻和框架柱結(jié)構(gòu)連接后，整個(gè)結(jié)構(gòu)橫向方面會(huì)受到來自多方面壓力的影響。如果整個(gè)框架柱的剛度較大，則結(jié)構(gòu)受到的間接性壓力更加突出。在本次項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員對采用簡化式計(jì)算方式，將擋土墻的荷載按照矩形荷載計(jì)算，將其看作是三個(gè)邊被固定，一個(gè)邊自由板面，然后通過計(jì)算既能夠得出框架柱上受到的間接性側(cè)壓力。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可以將地下室的擋土墻看做是一個(gè)板面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，當(dāng)擋土墻的長度和高度比值大于3，則可以將這個(gè)擋土墻看做是一個(gè)板面結(jié)構(gòu)，整個(gè)擋土墻的側(cè)壓力僅僅向著擋土墻上下兩個(gè)方面?zhèn)鬟f，而對框架柱的產(chǎn)生的側(cè)壓力可以忽略不計(jì)。如果擋土墻的長度和高度比值小于2之后，可以將擋土墻看做一個(gè)雙向板進(jìn)行計(jì)算。

總之，文章所提出兩種計(jì)算模式，不管單一使用那種計(jì)算模型，都存在一定的缺陷，因此，就需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合項(xiàng)目工程實(shí)際情況，考慮到框架柱和擋土墻的側(cè)向壓力問題，綜合應(yīng)用上述兩種方案，保證施工順利完成。

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