建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剖析

劉偉躍

摘要：現(xiàn)在，高層建筑普遍都會(huì)設(shè)有地下室，隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑的地下室層也逐漸增加。地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中不可缺少的部分，也是設(shè)計(jì)過(guò)程的內(nèi)容中相對(duì)困難的部分，因?yàn)榈叵颅h(huán)境的不穩(wěn)定性、地理?xiàng)l件、基礎(chǔ)不均勻沉降等許多因素會(huì)影響地下工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文就地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）11—165—02

前言

深層剖析建筑工程地下室設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)，能促進(jìn)行業(yè)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)工作者地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技能，提高建筑物的整體質(zhì)量，也有助于提高我國(guó)建設(shè)工程的地下室設(shè)計(jì)的整體能力。地下室的設(shè)計(jì)，需要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn)，只有正確處理和應(yīng)對(duì)這些關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)計(jì)，才能真正實(shí)現(xiàn)建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。

1地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)概述

地下室工程涉及內(nèi)容非常復(fù)雜，在地下室的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮防火、使用功能、人民防空要求、設(shè)備和管道、道路、排水、通風(fēng)、照明等各種專(zhuān)業(yè)間的協(xié)調(diào)合作。對(duì)于大底盤(pán)地下室的高層建筑群體來(lái)說(shuō)，塔頂部分在使用階段通常不會(huì)出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，但樓底和純地下室往往存在抗浮不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況。因?yàn)閷?shí)際的地下室抗浮設(shè)計(jì)傾向于考慮正常使用極限狀態(tài)，對(duì)施工過(guò)程和洪水的關(guān)注更少、考慮不足，因此也會(huì)造成施工過(guò)程中因?yàn)榭垢〔粔蚨霈F(xiàn)局部破壞，加上地下室防水工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及許多方面，如設(shè)計(jì)、施工、材料選擇等多個(gè)因素，因而使得地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難重重。

2地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵

2.1平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑地下室設(shè)計(jì)中，地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)，但這個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)其影響相對(duì)較小，只需要確保足夠的承載力和空間布局合理的程度就可。如建筑地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于建筑面積、分布和建筑的戶型設(shè)計(jì)，住宅設(shè)計(jì)中，地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該讓每個(gè)房間空間壓縮在合理的程度上，地下室盡可能更多的空間，讓更多的人可以使用，和酒店地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是完全不同的應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)停車(chē)場(chǎng)，在保證足夠的承重的情況下，試圖設(shè)計(jì)一個(gè)足夠大的停車(chē)位。地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到開(kāi)發(fā)人員的意圖、承載力、建筑功能等的基礎(chǔ)上，其設(shè)計(jì)可以保證科學(xué)性和合理性。

2.2抗震設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，地下室是抗震設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題：在多層建筑中，地下室的埋深是不夠的。在現(xiàn)代的地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮抗震性能是很重要的，尤其是在一些地震多發(fā)地區(qū)。地下室的抗震性能設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)保證足夠深度的地下室髏越高，為了改善其抗震性能，地下室的埋深越深。房屋的層數(shù)和地下室層達(dá)到了10層，根據(jù)層高度和最高范疇?wèi)?yīng)該滿足高規(guī)12.1.8的相關(guān)埋深要求。此外，地下室的抗震性能高度和地下室的墻壁結(jié)構(gòu)、材料密切相關(guān)，建筑師在地下室設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的施工設(shè)計(jì)圖紙、科學(xué)方法的應(yīng)用的墻壁地下室，實(shí)現(xiàn)地下室的抗震能力的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。此外屋頂和上層建筑的地下室牢固貼合，地下室建筑的抗震等級(jí)應(yīng)部分和地面地震等級(jí)是一樣的，例如，地震等級(jí)的建筑是二級(jí)的，所以建筑的地下室的抗震也應(yīng)達(dá)到二級(jí)水平，確保建筑地震整體的穩(wěn)定性，以免由于地下室的抗震性能低，導(dǎo)致建筑物倒塌。

2.3抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)

如果是在淺層地下水位，或在雨中更多領(lǐng)域建設(shè)，對(duì)地下室層建筑的二樓，常規(guī)都要考慮到使用階段的抗浮問(wèn)題。純地下室面積，裙房的位置可能是抗?jié)B透率不符合要求。因此，對(duì)于建筑地下室的滲透性、抗浮設(shè)計(jì)也是非常重要的，也是建筑整體質(zhì)量和安全的重要內(nèi)容。具體可以采取以下措施來(lái)改善建筑地下室的滲透性航浮性能：在相關(guān)建筑設(shè)計(jì)條件允許，提高建筑的高度基坑底部的設(shè)計(jì)，這樣就可以在一定程度上，可提高抗浮、滲透效果；盡可能的采用無(wú)梁樓蓋和寬扁梁應(yīng)用，可以有效地減少地下室的高度航浮水位的降低，增加建設(shè)抗浮、滲透阻力，增加地下室的重量，可以使用襯底加載和側(cè)壁加載和屋頂加載方式，這種方式相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用程序在施工過(guò)程非常簡(jiǎn)單和方便。設(shè)計(jì)抗拔樁，此辦法是抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)很常用的方法之一。抗拔樁一般情況都要嵌入到埋藏淺、堅(jiān)硬的基巖之內(nèi)，但因受施工條件和造價(jià)因素的制約，抗拔樁入巖一般不深，這就需要施工過(guò)程中對(duì)樁端進(jìn)行灌漿處理。若上覆土層厚度太大，抗拔樁進(jìn)不到基巖處，那就需要在樁下部設(shè)擴(kuò)大頭，提高抗拔樁的抗拔能力。

2.4結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)情況處理

整體設(shè)計(jì)要求施32，超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生。很多情況下超出40～60m。盡管在溫度效應(yīng)的觀點(diǎn)，地下室是受影響相對(duì)較小的，但地下室所處的環(huán)境影響是更大的，所以設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采取有效防止裂縫。在這種情況下，地下室在溫度和濕度的影響很小，但很容易受到周?chē)h(huán)境引起的壓縮力和約束力，并且產(chǎn)生裂縫，因此，最重要的問(wèn)題是如何采取有效的手段來(lái)控制地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生。一般來(lái)說(shuō)，可以采用添加后澆帶的方法，普通設(shè)計(jì)的后澆帶寬度80厘米到100厘米，倒帶的鋼筋的保護(hù)下不容易斷裂，在超長(zhǎng)的情況下，后澆帶的寬度應(yīng)該適當(dāng)改變，據(jù)圈鋼需要的最小尺寸和圈需要空間來(lái)確定實(shí)際的操作。此外，把微膨脹劑摻到混凝土內(nèi)；超過(guò)六十米的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶；采取相應(yīng)辦法提升鋼筋混凝土抗拉力。目前，在實(shí)際工作中，已經(jīng)竣工投產(chǎn)的多個(gè)建筑，在應(yīng)用上述方法并進(jìn)行合理施工的前提下，其應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的能力已經(jīng)超過(guò)了設(shè)計(jì)規(guī)范上的相關(guān)要求。

2.5外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地震會(huì)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響，而且沒(méi)有成熟和簡(jiǎn)單的計(jì)算方法考慮地震作用，風(fēng)荷載在地下室外墻平面內(nèi)形成的內(nèi)力比較小，外墻垂直荷載產(chǎn)生的內(nèi)力的結(jié)構(gòu)是安全的，且不具控制功能。具體來(lái)說(shuō)，建筑物的地下室外墻的壓力需要從兩個(gè)方向，一個(gè)是垂直的方向，一個(gè)是水平和垂直方向的壓力，從地下室建筑的質(zhì)量上，橫向壓力來(lái)自于建筑周?chē)耐翂毫Α４送猓箫L(fēng)還會(huì)使建筑物的地下室一定壓力的增加，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮地下室在不同條件和情況下壓力的形勢(shì)下，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，以確保建筑地下室墻在各種情況下可以保持足夠的負(fù)載能力。在建筑地下室需要首當(dāng)其沖的水平和垂直方向相對(duì)準(zhǔn)確的估計(jì)后在進(jìn)行建筑地下室外墻施工，水和鋼筋混凝土的比例用于合理的規(guī)定，以確保地下室外墻抗壓能力，同時(shí)確保成本不會(huì)超過(guò)預(yù)算。

2.6頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室頂板是地下室與上部連接和聯(lián)合部位，其質(zhì)量和性能關(guān)系建筑地下室和上層建筑的功能協(xié)作，因此，對(duì)于地下室屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)也應(yīng)注意。地下室頂板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮設(shè)備行高和保護(hù)土壤的基礎(chǔ)上。地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其承載力計(jì)算值應(yīng)當(dāng)合理就算，充分考慮建筑的功能高度、建筑的功能、建筑面對(duì)惡劣的環(huán)境等。對(duì)于某些特定功能的建筑，地下室也需要考慮防爆艘其爆破動(dòng)載荷達(dá)到消防車(chē)作用板面的爆動(dòng)荷載，為了確保爆炸后建筑地下室能夠起到穩(wěn)定建筑整體的作用。地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，功能是基于實(shí)際情況，準(zhǔn)確的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員，在地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該注意這一點(diǎn)，充分考慮地下室頂板設(shè)計(jì)考慮因素，為了避免考慮設(shè)計(jì)不充分造成的漏洞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

3結(jié)語(yǔ)

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)中比較復(fù)雜和重要的部分，地下室工程占整個(gè)工程造價(jià)比例越來(lái)越高，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否對(duì)于工程造價(jià)，結(jié)構(gòu)安全和正常使用有直接影響。建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮各種影響因素，通過(guò)合理、可行的手段，對(duì)地下室的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)，從而提升建筑整體的質(zhì)量，增加建筑的穩(wěn)定性和其他相關(guān)功能。