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摘要：地下室的结构将对建筑整体的稳定性和安全性有着十分重要的影响。建筑工程的地下室结构设计一直是建筑总体结构设计中难度比较大的部位,笔者在这里先分析了地下室结构设计的重点难点,再从几个方面进行了简要分析,并对地下水的防水施工措施做出了说明。
关键词：建筑工程；地下室；结构设计
中图分类号：TU198文献标识码： A
近些年来，在城市建筑设计中，经常会伴随着各种功能的地下室或者是地下车库，很多建筑为了充分利用建筑空间，将一些设备或者是消防池等设置在地下室，不仅仅更大程度的利用了建筑空间，节省了相关的成本费用，更大大深埋了地基，加强了整体建筑结构的稳定性，增强了建筑的抗震性能，确保了建筑的安全性，同时，也使得整个地下室的功能得到了最大程度的挖掘，避免了建筑价值的浪费。在城市用地越发紧张的今天，加强对地下室的结构设计，使得地下室最大程度的发挥出其功能，对整个城市化进程有着十分重要的意义。
一、地下室结构设计主要存在的问题
地下室工程牵涉到的专业领域非常广、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时,要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要,还要顾及到管道、通风、摊水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说,一般来讲,在塔楼部分的使用时期,基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。其设计上的主要问题表现在:
(1)结构平面的设计。
(2)抗震设计。
(3)地下室抗渗、抗浮设计。
(4)地下室的结构超长。
二、建筑工程地下室结构设计应当注重的问题分析
1、 抗震设计
合理的地下室设计对建筑的整体抗震性能是至关重要的。一般结构中的地下室，地下室层高的1/3应大于对应的高出室外地坪的顶板的高度。此时，即使该层地下室的楼层侧向刚度大于相邻上层刚度的2倍也不适合充当上部结构的嵌固部分；根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中明确提出的中上部嵌固结构的6．1．14 地下室设计顶板，应该满足下面的条件：
（1）应避免在地下室顶板上开大口；在地上结构的相关范围，地下室的顶板应该应用更为坚固的现浇梁板结构，与之相关范围之外的地下室顶板也应该采用现浇梁板结构；其楼板的实际厚度不能小于180毫米，C30应作为最小混凝土强度等级，双层双向配筋应配合使用，且每个方向的每层配筋率至少为0.25％。
(2)对于结构地上一层而言，其侧向刚度应小于地下一层侧向刚度相关范围的0.5倍；与其顶板相连的地下室周边应有周密设计施工的抗震墙。
2、 抗渗抗浮设计
如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工,那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲,常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况,应当采取下面的几个措施来应对:
(1)在设计条件允许的前提下,尽可能地提高基坑底设计标高,这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。
(2)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时,因为混凝土和相关的增重材料需求量太大,而使施工费用增加。
3、结构超长的处理办法
因建筑总体设计要求,地下室的结构时常会出现超长现象。很多情况都会超过40～60m。虽然在温度影响的角度来看,地下室受的影响相对来讲较小,但是周边环境对于地下室的约束力较大,所以应当采取有效的防止裂缝设计。当下较为成功的做法有下面数种。
(1)安设伸缩后浇带。普通伸缩后浇带一般宽度在八十至一百公分,钢筋不被切断。而对平面尺寸超长的结构,应当设置断开钢筋的后浇带。其宽度应按搭接钢筋需要的最低尺寸同操作空间的实际情况确定。
(2)除了伸缩后浇带以外的其它措施,包括:①把微膨胀剂掺到混凝土内。②超过六十米的地下室结构安设膨胀加强带。③采取相应办法提升钢筋混凝土抗拉力。目前,在实际工作中,已经建成的多个建筑,在应用上边所讲的办法,并进行合理施工的前提下。其应对结构超长的能力已经超过了设计规范上要求数值。
三、地下室施工技术措施
1.重视防水工程施工方案的设计
工程施工人员要重视地下室防水工程方案的设计, 因为地下室防水不同于屋面防水, 一旦失效,则要花费很大代价去弥补。施工方案的设计首先要求施工人员充分理解设计意图, 同时要熟悉防水工程技术规程, 作到周密考虑, 不留任何死角: 不但要考虑大面积的防水措施,对细部构造和结构对防水的影响都要事先考虑到, 并且作到详严格施工质量。
2.保证现场施工质量
现场操作是控制方案得以实现的实际终端, 因此现场的施工质量管理是十分关键的一环。具有较好资质的防水队伍是一个不错的选择, 同时要严格审查施工人员的执业资格和专业资质, 在实际施工的过程中要严加管理,防止只包不管、以包代管的混乱管理现象的发生。然后要严格把关防水材料，确保其具有合格的质量, 相关产品性能检测报告和合格证书是不可缺少的, 可以采取抽样检测的方法来禁止不合格的产品进入施工现场, 。与此同时，要严格控制混凝土的质量问题和骨料的配比情况。
四、工程举例
(1)工程概况:工程场地部分略带斜坡,此外基本平整。地上18层钢筋混凝土框架,地下一层停车库、人防地下室。总高度54m。持力强为强风化岩或者中风化岩。抗震设计:丙类。
(2)此地下室结构设计要点分析。
①地下室顶板不置大洞口;顶板采取现浇梁板的结构,厚度25cm;楼板的混凝土强度等级为C30,双向双层钢筋配置。保证单方向配筋率超过0．25％
②本工程地下室顶板是地面以上结构部位的嵌固部分,抗震等级与上部相同,采用三级抗震。
③此地下室用途之一是作为人防工程,故对本工程露天顶板需考虑到爆动荷载压力的影响,因此地下室顶板荷载按人防六级考虑,取值750kN每平米。
④在和土壤相接处的侧壁保护层厚度取4cm,室内混凝土取1.5cm。地下室侧面水平配筋在外围,垂直配筋在内部。
⑤本工程的地下室之底板要以抗渗抗浮的计算为主要工作。把地下水位的高度考虑在50年一遇的级别,抗渗级别设为P6,抗浮水头级别设为5.1m。地下室底板用无梁楼盖计算办法,计算得出底板厚度60cm。
结语
作为建筑工程整体结构的有机组成部分,地下室建筑质量的高低对建筑整体的稳固性有很大影响。在一些高层的建筑中,地下工程造价甚或超过地上工程造价。因为位置特殊,其结构设计不能不引起我们的重视。设计上要考虑的问题很多,鉴于问题的复杂性,在这里,我们的设计人员就要把握住质量与经济的两个大原则,在技术层面去研究解决地下室结构施工与设计中存在的问题。
参考文献
[1]文华．论述地下室结构设计存在的问题[J]．建材与装饰,2011(10):10-12．
[2]顾晓鹏．基于SATWE计算软件在地下室结构设计中的实际应用[J]．山西建筑,2008,34(15):53-54．
[3]杨照夫．金马同盛大厦地下室结构设计分析[J]．科技创新导
[4]梁麗芳．建筑工程中地下室结构设计探讨[J]．中国高新技术企业,2010,25(9):179-180．
[5]陈璋.建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业,2009,(12).
报,2012,18(24):28-29．
[6]何锋.建筑工程地下室结构设计研究[J].建材与装饰:中旬,2011(4).
关键词：建筑工程；地下室；结构设计
中图分类号：TU198文献标识码： A
近些年来，在城市建筑设计中，经常会伴随着各种功能的地下室或者是地下车库，很多建筑为了充分利用建筑空间，将一些设备或者是消防池等设置在地下室，不仅仅更大程度的利用了建筑空间，节省了相关的成本费用，更大大深埋了地基，加强了整体建筑结构的稳定性，增强了建筑的抗震性能，确保了建筑的安全性，同时，也使得整个地下室的功能得到了最大程度的挖掘，避免了建筑价值的浪费。在城市用地越发紧张的今天，加强对地下室的结构设计，使得地下室最大程度的发挥出其功能，对整个城市化进程有着十分重要的意义。
一、地下室结构设计主要存在的问题
地下室工程牵涉到的专业领域非常广、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时,要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要,还要顾及到管道、通风、摊水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说,一般来讲,在塔楼部分的使用时期,基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。其设计上的主要问题表现在:
(1)结构平面的设计。
(2)抗震设计。
(3)地下室抗渗、抗浮设计。
(4)地下室的结构超长。
二、建筑工程地下室结构设计应当注重的问题分析
1、 抗震设计
合理的地下室设计对建筑的整体抗震性能是至关重要的。一般结构中的地下室，地下室层高的1/3应大于对应的高出室外地坪的顶板的高度。此时，即使该层地下室的楼层侧向刚度大于相邻上层刚度的2倍也不适合充当上部结构的嵌固部分；根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中明确提出的中上部嵌固结构的6．1．14 地下室设计顶板，应该满足下面的条件：
（1）应避免在地下室顶板上开大口；在地上结构的相关范围，地下室的顶板应该应用更为坚固的现浇梁板结构，与之相关范围之外的地下室顶板也应该采用现浇梁板结构；其楼板的实际厚度不能小于180毫米，C30应作为最小混凝土强度等级，双层双向配筋应配合使用，且每个方向的每层配筋率至少为0.25％。
(2)对于结构地上一层而言，其侧向刚度应小于地下一层侧向刚度相关范围的0.5倍；与其顶板相连的地下室周边应有周密设计施工的抗震墙。
2、 抗渗抗浮设计
如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工,那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲,常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况,应当采取下面的几个措施来应对:
(1)在设计条件允许的前提下,尽可能地提高基坑底设计标高,这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。
(2)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时,因为混凝土和相关的增重材料需求量太大,而使施工费用增加。
3、结构超长的处理办法
因建筑总体设计要求,地下室的结构时常会出现超长现象。很多情况都会超过40～60m。虽然在温度影响的角度来看,地下室受的影响相对来讲较小,但是周边环境对于地下室的约束力较大,所以应当采取有效的防止裂缝设计。当下较为成功的做法有下面数种。
(1)安设伸缩后浇带。普通伸缩后浇带一般宽度在八十至一百公分,钢筋不被切断。而对平面尺寸超长的结构,应当设置断开钢筋的后浇带。其宽度应按搭接钢筋需要的最低尺寸同操作空间的实际情况确定。
(2)除了伸缩后浇带以外的其它措施,包括:①把微膨胀剂掺到混凝土内。②超过六十米的地下室结构安设膨胀加强带。③采取相应办法提升钢筋混凝土抗拉力。目前,在实际工作中,已经建成的多个建筑,在应用上边所讲的办法,并进行合理施工的前提下。其应对结构超长的能力已经超过了设计规范上要求数值。
三、地下室施工技术措施
1.重视防水工程施工方案的设计
工程施工人员要重视地下室防水工程方案的设计, 因为地下室防水不同于屋面防水, 一旦失效,则要花费很大代价去弥补。施工方案的设计首先要求施工人员充分理解设计意图, 同时要熟悉防水工程技术规程, 作到周密考虑, 不留任何死角: 不但要考虑大面积的防水措施,对细部构造和结构对防水的影响都要事先考虑到, 并且作到详严格施工质量。
2.保证现场施工质量
现场操作是控制方案得以实现的实际终端, 因此现场的施工质量管理是十分关键的一环。具有较好资质的防水队伍是一个不错的选择, 同时要严格审查施工人员的执业资格和专业资质, 在实际施工的过程中要严加管理,防止只包不管、以包代管的混乱管理现象的发生。然后要严格把关防水材料，确保其具有合格的质量, 相关产品性能检测报告和合格证书是不可缺少的, 可以采取抽样检测的方法来禁止不合格的产品进入施工现场, 。与此同时，要严格控制混凝土的质量问题和骨料的配比情况。
四、工程举例
(1)工程概况:工程场地部分略带斜坡,此外基本平整。地上18层钢筋混凝土框架,地下一层停车库、人防地下室。总高度54m。持力强为强风化岩或者中风化岩。抗震设计:丙类。
(2)此地下室结构设计要点分析。
①地下室顶板不置大洞口;顶板采取现浇梁板的结构,厚度25cm;楼板的混凝土强度等级为C30,双向双层钢筋配置。保证单方向配筋率超过0．25％
②本工程地下室顶板是地面以上结构部位的嵌固部分,抗震等级与上部相同,采用三级抗震。
③此地下室用途之一是作为人防工程,故对本工程露天顶板需考虑到爆动荷载压力的影响,因此地下室顶板荷载按人防六级考虑,取值750kN每平米。
④在和土壤相接处的侧壁保护层厚度取4cm,室内混凝土取1.5cm。地下室侧面水平配筋在外围,垂直配筋在内部。
⑤本工程的地下室之底板要以抗渗抗浮的计算为主要工作。把地下水位的高度考虑在50年一遇的级别,抗渗级别设为P6,抗浮水头级别设为5.1m。地下室底板用无梁楼盖计算办法,计算得出底板厚度60cm。
结语
作为建筑工程整体结构的有机组成部分,地下室建筑质量的高低对建筑整体的稳固性有很大影响。在一些高层的建筑中,地下工程造价甚或超过地上工程造价。因为位置特殊,其结构设计不能不引起我们的重视。设计上要考虑的问题很多,鉴于问题的复杂性,在这里,我们的设计人员就要把握住质量与经济的两个大原则,在技术层面去研究解决地下室结构施工与设计中存在的问题。
参考文献
[1]文华．论述地下室结构设计存在的问题[J]．建材与装饰,2011(10):10-12．
[2]顾晓鹏．基于SATWE计算软件在地下室结构设计中的实际应用[J]．山西建筑,2008,34(15):53-54．
[3]杨照夫．金马同盛大厦地下室结构设计分析[J]．科技创新导
[4]梁麗芳．建筑工程中地下室结构设计探讨[J]．中国高新技术企业,2010,25(9):179-180．
[5]陈璋.建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业,2009,(12).
报,2012,18(24):28-29．
[6]何锋.建筑工程地下室结构设计研究[J].建材与装饰:中旬,2011(4).