談高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)
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［摘要］在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，嚴(yán)格遵守地下室結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，地下室結(jié)構(gòu)荷載、層高、頂板、外墻、底板、保護(hù)層、平面布局、變形縫設(shè)置、結(jié)構(gòu)防水、配筋率及抗浮抗震等各項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而為保證高層建筑結(jié)構(gòu)安全奠定良好的基礎(chǔ)。
［關(guān)鍵詞］高層建筑；地下室結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)
高層建筑工程對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很高的要求。設(shè)計(jì)人員必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理論，準(zhǔn)確把握地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中頂?shù)装?、外墻、保護(hù)層等關(guān)鍵點(diǎn)，并按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求科學(xué)選取地下室結(jié)構(gòu)荷載，合理設(shè)置變形縫和施工后澆帶等，同時(shí)要加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)的抗震和抗浮設(shè)計(jì)，防止地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水等問題。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不斷進(jìn)行優(yōu)化，全面提高地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，為高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性創(chuàng)造良好的前提條件，從而促進(jìn)我國建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
1地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則分析
隨著我國高層建筑工程的不斷增加，為了使建筑空間得到充分有效的利用，高層建筑的地下室也在向多元化功能方向發(fā)展，因此地下室結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，這對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的要求。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮地下環(huán)境及高層建筑工程的實(shí)際情況等相關(guān)因素，運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念分析，準(zhǔn)確選取地下室荷載，提高結(jié)構(gòu)形式選擇的合理性，并在保證地下室結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，從而為高層建筑工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。
2地下室結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
2.1地下室結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)
在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，充分考慮地下室結(jié)構(gòu)的自重荷載、人防荷載、地面及土壓力荷載和核爆荷載等多種因素，并結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，提高荷載組合設(shè)計(jì)的科學(xué)性。其中地下室頂板、基礎(chǔ)及墻體是地下室結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，因此應(yīng)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)地面建筑部分自重荷載值、地下室頂?shù)装寮案飨嚓P(guān)墻體部分的靜荷載和核暴動(dòng)荷載值，以確保地下室結(jié)構(gòu)防控荷載組合設(shè)計(jì)科學(xué)合理。
2.2地下室結(jié)構(gòu)層高設(shè)計(jì)
由于地下室部分的總體高度是由高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)時(shí)主要是通過調(diào)整地下室層高來滿足高層建筑工程在基坑支護(hù)和降水等方面的要求。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的層高進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中可以通過科學(xué)設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布局達(dá)到調(diào)節(jié)層高的目的。此外，設(shè)計(jì)人員也可通過采用寬扁梁式樓蓋等地下室結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)降低層高的效果。此外，在地下室結(jié)構(gòu)的層高設(shè)計(jì)中要綜合相關(guān)專業(yè)需求及考慮工程造價(jià)等問題。
2.3地下室結(jié)構(gòu)頂板設(shè)計(jì)
地下室頂板是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。由于高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)頂板是其地上部分的主要水平約束構(gòu)件，因此為保證其約束的有效性，對(duì)地下室頂板剛度有較高要求。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地下室頂板結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)根據(jù)人防設(shè)計(jì)規(guī)范要求，將頂板厚度控制在160mm以上。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分考慮地下室結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求，合理控制頂板部分的側(cè)向剛度、強(qiáng)度及配筋率等參數(shù)，并采用嵌固方式來提高頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
2.4地下室結(jié)構(gòu)外墻設(shè)計(jì)
外墻是高層建筑工程地下室的重要組成部分，也是地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)外墻時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在外墻底部采用固定支座形式，對(duì)彎矩進(jìn)行合理的調(diào)整，并充分考慮地下室外墻的荷載分項(xiàng)系數(shù)等因素，提高地下室結(jié)構(gòu)連續(xù)多跨計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)地下室結(jié)構(gòu)外墻應(yīng)與底板部分的配筋率及厚度相適應(yīng)，且其地板抗彎性能應(yīng)比側(cè)壁更強(qiáng)。此外，如果地下室結(jié)構(gòu)的地面部分為樓梯間等無樓板支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證外墻配筋設(shè)計(jì)能滿足不同結(jié)構(gòu)情況的需要。
2.5地下室結(jié)構(gòu)底板設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)底板部分時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確分析底板的實(shí)際受力情況，并綜合考慮地下室結(jié)構(gòu)對(duì)底板在防水抗?jié)B性能方面的要求。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)不同的基礎(chǔ)形式由計(jì)算確定底板厚度。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)合理選擇地下室底板的樁箱及樁筏基礎(chǔ)形式，且應(yīng)確保底板基礎(chǔ)的剪切、抗彎、沖切及局部受壓參數(shù)符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。
2.6地下室結(jié)構(gòu)保護(hù)層設(shè)計(jì)
保護(hù)層也是高層建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)保護(hù)層設(shè)計(jì)的重要性有充分的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)高層建筑工程及地下室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理選擇混凝土強(qiáng)度等級(jí)，并科學(xué)確定保護(hù)層的厚度。一般來說，地下室墊層混凝土等級(jí)應(yīng)在C15以上，且保護(hù)層厚度應(yīng)達(dá)到100mm以上。如果高層建筑地基土為軟土，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將保護(hù)層厚度增加到150mm以上。此外，為滿足高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)要求，迎水面部分的鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)達(dá)到50mm以上。
2.7地下室結(jié)構(gòu)變形縫設(shè)計(jì)
在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行變形縫的設(shè)置。變形縫一般包括沉降縫、防震縫及伸縮縫等。其中設(shè)置沉降縫的主要目的是確保地下室結(jié)構(gòu)整體沉降的均勻性，而設(shè)置伸縮縫的目的則是避免地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫等問題。而如果地下室結(jié)構(gòu)采用的是不規(guī)則的豎向以及平面布局形式，設(shè)計(jì)人員可通過防震縫的合理設(shè)計(jì)來對(duì)結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行劃分，以達(dá)到提高地下室結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。如果地下室為多層結(jié)構(gòu)，且其地上部分是多塔以及帶裙房單塔等結(jié)構(gòu)形式時(shí)，設(shè)計(jì)人員可利用防震縫將地下室與裙房部分分隔開，從而實(shí)現(xiàn)分散地震剪力的效果。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)變形縫時(shí)要結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)的防震及防水要求，合理運(yùn)用不同類型的變形縫，并結(jié)合后澆帶等設(shè)計(jì)，從而全面提高地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2.8地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)
在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，平面布局也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一，特別是當(dāng)?shù)叵率蚁鄬?duì)較長時(shí)，平面結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)將對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及防滲排水能力等產(chǎn)生重要作用，同時(shí)設(shè)計(jì)人員還要充分結(jié)合地下室在采光照明和消防設(shè)計(jì)等方面的要求，優(yōu)化平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通常在較長的地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要設(shè)置變形縫，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理確定變形縫的數(shù)量，并應(yīng)通過選擇混凝土外加劑及設(shè)置后澆帶等方式來提高地下室結(jié)構(gòu)的防水性能。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理劃分地下室空間，利用變形縫的設(shè)置來提高地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，并應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)不同地下空間的連接門，以滿足地下室相關(guān)使用功能的需要。
2.9地下室結(jié)構(gòu)加筋設(shè)計(jì)
在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，確定配筋率的合理性將對(duì)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)固性產(chǎn)生重要的影響，同時(shí)也是防止地下室墻體出現(xiàn)裂縫問題的有效方法。設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理布設(shè)水平方向的受力筋。同時(shí)應(yīng)在構(gòu)造筋內(nèi)側(cè)設(shè)置主筋，以確保鋼筋保護(hù)層符合設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理控制鋼筋布設(shè)間距及伸縮縫設(shè)置位置，可通過采用減小鋼筋間距及選擇相對(duì)較細(xì)直徑鋼筋規(guī)格的方式防止出現(xiàn)裂縫。
2.10地下室結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)
在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，防水設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，地下室結(jié)構(gòu)的防水能力將對(duì)高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固產(chǎn)生重要的影響。特別是在地下水資源較豐富的地區(qū)進(jìn)行高層地下室設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及高層建筑工程的設(shè)計(jì)規(guī)范科學(xué)選擇UEA或HEA等微膨脹劑作為混凝土混合料的外加劑，以便通過調(diào)整混凝土混合料膨脹值來實(shí)現(xiàn)減小混凝土收縮率的目的，防止高層建筑地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，從而使地下室結(jié)構(gòu)的防水能力得到全面的提升。
2.11地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)
在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗浮設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程所在區(qū)域的地下水水位等地質(zhì)水文條件計(jì)算抗浮以及抗拔承載力等相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。在地下室基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的底板設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可采用梁式筏板形式控制地下室高度，這樣可縮小地下室底板和地下水水位之間的高差，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)地下室地基結(jié)構(gòu)抗浮能力的目的。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還可采用寬扁梁等設(shè)計(jì)方法來控制層高，這樣也能改善地下室結(jié)構(gòu)的抗浮效果。當(dāng)?shù)叵率翼數(shù)装彘g高度加大時(shí)，平臺(tái)重量也將隨之增加，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理控制地下室結(jié)構(gòu)頂?shù)装甯叨?，通過增加平臺(tái)自重的設(shè)計(jì)方法提高其抗浮性。此外，設(shè)計(jì)人員還可結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采取布設(shè)抗浮樁等方式增加壓重，從而達(dá)到防止地下室地板出現(xiàn)裂縫及增強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)抗浮能力的目的。
2.12地下室結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，抗震設(shè)計(jì)是關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，地下室的抗震性能不僅直接關(guān)系到高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，而且也會(huì)對(duì)相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生重要影響，因此設(shè)計(jì)人員要高度重視地下室結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面收集高層建筑工程項(xiàng)目所在地區(qū)的歷史地震資料，根據(jù)高層建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求合理確定地下室結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級(jí)。同時(shí)設(shè)計(jì)人員要根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)在安全性、穩(wěn)固性、承載性能及變形控制等多方面的要求合理確定地下室深度，并應(yīng)提高地下室結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量性能以及規(guī)格選擇的科學(xué)性，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，全面提高高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的抗震能力。如果高層建筑地下室結(jié)構(gòu)頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，設(shè)計(jì)人員應(yīng)減小頂板洞口面積，選擇現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)將混凝土強(qiáng)度控制在C30等級(jí)以上，而樓板厚度則不宜小于180mm，應(yīng)采用雙向雙層的配筋方式，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%。此外設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)確定地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，地下1層結(jié)構(gòu)與首層側(cè)向剛度比不宜小于2。應(yīng)將抗震墻設(shè)置在地下室周圍，且應(yīng)與頂板相互連接。
3結(jié)束語
地下室結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中的重要組成部分，其設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量將直接關(guān)系到高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，準(zhǔn)確把握地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，并結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提高設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，為確保地下室結(jié)構(gòu)安全及其各項(xiàng)使用功能的正常發(fā)揮奠定良好的基礎(chǔ)，推動(dòng)我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的全面提升。
參考文獻(xiàn)
[1]張俊榮.高層房建工程中的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究[J].建材與裝飾，2019（25）：135.
[2]熊菲.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探討[J].門窗，2019（12）：162.
[3]李曉波，王杰夫.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（12）：52.
[4]周俊威.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].建材與裝飾，2018（33）：118–119.
[5]唐意.建筑地下室抗浮設(shè)計(jì)若干問題探討[J].智能城市，2019，5（15）：56–57.
[6]劉劍.高層建筑地下室設(shè)計(jì)中的問題及優(yōu)化策略探析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（12）：19–20.
[7]王穎.淺談高層建筑地下室設(shè)計(jì)中的問題及優(yōu)化策略[J].門窗，2019（11）：126.
[8]劉萍.高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（15）：69.
作者：張漢祿 單位：山東省路橋集團(tuán)有限公司