帶地下室框架結構設計方法研究

宮玉俠

（山西省晉城市晉煤集團勘察設計院有限公司 山西晉城 048007）

1 引言

對于工業建筑而言，由于其內所容納的生產設備體積大、數量多且設備連接緊密復雜，因此對空間布置靈活度及結構性能要求較高，帶地下室框架結構憑借其靈活的空間布局、良好的整體性在工業建筑中得到廣泛的應用。此外由于工業建筑的特殊性，需設計成帶地下室的框架結構來解決生產工藝的限制。采用PKPM軟件對帶地下室框架結構進行設計時，模型建立、地下室外墻計算及配筋是結構設計中容易出錯的關鍵環節，本文將對此進行重點研究。

2 模型建立

當前設計人員對帶地下室框架結構進行建模計算的方法分兩種：①在建模時不考慮地下室擋墻作用，將工程按框架結構進行建模分析，地下室外墻單獨計算；②將地下室外墻建入框架中，將其與框架一起進行建模分析計算。

地下室外墻主要充當擋土墻的作用，由于其承受的平面外水平力較大，框架柱作為其支座也承受較大的側向壓力。軟件計算時，SATWE無法考慮外墻傳給框架柱的力，因此設計時可將外墻看做豎放的混凝土樓板，根據外墻長寬比判斷其屬于單向板還是雙向板，并根據板的導荷方式將外墻傳給框架柱的水平力按照彎矩等效原則換算成均布荷載加到框架柱上。

當采用第一種方法進行建模時，若不輸入地下室外墻傳給框架柱的側向力，所得框架柱配筋偏小，若在建模時人為輸入地下室外墻傳給框架柱的側向力，則所得框架柱截面或配筋過大，造成不必要的浪費。當采用第二種方法建模時，模型分析結果顯示框架柱內力趨近于零，所得框架柱配筋為構造配筋，地下室外墻配筋與實際工程所需配筋相差較大，這種結果給工程帶來極大的安全隱患。

綜上所述，用普通建模方式無法準確分析帶地下室框架結構地面以下構件的受力狀態，建議設計人員用PK計算地面以下框架柱的配筋，對地下室外墻采取手算的方式計算其配筋，用PK軟件計算時注意不能遺漏地下室外墻傳遞給框架柱的水平力。

3 地下室外墻計算

3.1 計算簡圖

框架結構地下室外墻主要承受由上部結構傳來的水平及豎向荷載、土壓力、水壓力、地面荷載及外墻自重。通常情況下在進行外墻計算時，由于上部結構傳來的荷載及自重不起控制作用，墻體配筋主要由土壓力、水壓力及地面荷載控制，地下室外墻可按純彎構件進行簡化計算。

地下室外墻頂端受到樓板的約束，不產生側移，通常情況下外墻截面厚度比樓板厚度大，可將樓板看做外墻的簡支端；地下室底部支座的簡化方式根據基礎形式或基礎尺寸確定。當基礎采用條形基礎加防水板或獨立基礎加防水板時，基礎可作為外墻的簡支端；當基礎采用筏板基礎時，筏板厚度大于地下室外墻厚度時，基礎可作為外墻的固接端，否則將其作為外墻的簡支端。

3.2 彎矩計算

計算土壓力及地面荷載對地下室外墻產生的側壓力時需用到靜止土壓力系數，設計人員常將其值取成0.5，這種做法是不可取的。靜止土壓力系數的取值和擋墻外側填土類型有關，當土的類型為流塑、軟塑及可塑粘性土時，靜止土壓力大于零，因此應該根據圖的類型確定其取值，具體可查閱相關表格。

地下室外墻彎矩計算時可先將外墻所受水平荷載進行荷載組合，然后根據外墻所處工程環境按照兩端鉸接或者一端鉸接一端固定的模型查靜力手冊進行計算。

3.3 裂縫計算

對于工業建筑而言，地下室外墻配筋往往由裂縫控制，裂縫計算在此類工程設計中起著舉足輕重的作用。在進行環境類別查詢時，有相當一部分設計人員會考慮防水卷材的作用，由于防水卷材的有效使用年限遠小于建筑的使用年限，且對于地下室而言防水卷材的更換難以實現，因此這種做法會使裂縫寬度限值增大，給工程安全帶來隱患。

4 地下室外墻配筋

框架結構地下室外墻主要承擔作用于其平面外的水平荷載，一般情況下樓板及基礎作為外墻的主要支撐點，外墻主要由豎向鋼筋承擔水平力產生的彎矩，在設計施工時應注意將豎向鋼筋布置在外側，水平鋼筋作為構造筋布置在內側；但是當遇到地下室高度較大，框架柱作為外墻主要支撐點時，需將水平鋼筋布置在外側，豎向鋼筋布置在內側。

不論采用何種鋼筋布置方式，地下室外墻的鋼筋在滿足計算要求外尚應滿足混凝土結構設計規范對受彎構件的最小配筋率的要求。

5 結語

工業建筑中常遇到帶地下室的框架結構，由于采用常規軟件分析方法無法準確計算地下室中構件的配筋，給工程安全埋下隱患。本文從模型建立、地下室外墻計算及配筋三方面對此類結構地面以下構件計算方法加以介紹，為以后設計人員遇到類似工程提供參考。

[1]朱炳寅，婁宇，楊琦.建筑地基基礎設計方法及案例分析[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.

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