论文部分内容阅读
摘要:目前城市建设中建造了大量的地下室及地下车库,由于涉及到工期和投入的建设费用,设计中与地下室相关的不少问题也逐渐变得突出起来。地下室按其使用功能可分为普通、人防和平战三类,这里仅对普通地下室设计中遇到的常见问题进行分析,并给出对策措施,以供工程设计参考。
关键词:地下室设计;问题;对策
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
前言:
随着社会的发展,高层建筑越来越多城市建设中出现了大量的地下室及地下车库。将高层建筑的设备用房。地下消防水池和汽车停车位等设在地下室,既能充分发挥地下室作用,又能满足基础埋深的要求[1]。因此。在高层建筑设计中,地下室结构设计日显重要。现简要论述地下室结构设计中经常遇到的几个问题及解决对策,与同行共同探讨。
1地下室结构平面设计问题及措施
地下室工程涉及的专业极为复杂,在高层建筑的地下室结构设计时,需综合考虑防火、使用功能,人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时,需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝,因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式,达到不设缝的目的。若地下室过长,依靠设置后浇带的方法难以解决,设计人员应合理地调整平面,将地下室分割成几个小地下室,中间用较窄的通道相连,以满足使用及管道相连的要求,而将变形缝设置在通道处,这样可以使接缝较少且处于受力较小处,便于补救。
2地下室抗震设计问题及措施
地下室如果设计不当,对整体抗震性能会产生较大影响。对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度,才能不计其层数,总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。地下室顶板室内外板面标高变化处,当标高变化超过梁高范围时则形成错层,未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位,规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构[2],地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板。
设计中存在的常见问题,如多孔砖砌体结构,半地下室埋深不够,房屋层数包括半地下室层已达8层,层数和总高度超过要求,违反文献[1]总高限值板,地下室抗震等级为三级,而上部结构为二级,按文献[1]规定,地下室也應为二级等等。
3 地下室抗浮、抗渗问题及控制措施
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态,而对施工过程和洪水期重视不足,因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外,在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑,由于地下室的面积较大、形状又不规则,且地下室上方的局部没有建筑,此类抗浮问题相对比皎难以处理,须作细致分析后再进行处理。
地下室结构设计除应满足受力要求外,抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作,要达到抗渗目的,一般可采取补偿收缩混凝土、膨胀带、后浇带和提高钢筋混凝士的抗拉能力等措施。
4 外墙计算模型设计及措施
地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间) 外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁桩,其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小,可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强,外墙转角处也同此予以适当加强。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题[3]:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地下室外墙时,车道底板位于外墙中部,应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用,该荷载经常遗漏。
5 地下室防水设计及措施
地下室防水设计是一项十分重要的工作,甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时,应根据工程的性质、使用要求和重要性等合理确定防水等级,根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级,地下室混凝土都应采用结构自防水混凝土,防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁的厚度比确定,不得人为地自行降低。根据防水等级的要求.建筑的地下室仅设1道防水混凝土是不能满足要求的,一般应做卷材防水。在选用防水卷材时,应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点,尽量选用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底侧应能闭合,尤其应重视节点设计如桩头、承台和积水坑等处,若构造设计不当,势必会形成漏底之舟,失去卷材防水的意义。
6 裂缝及控制方法
地下室外墙混凝土易出现收缩,受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝,地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内,其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。
工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算,地下室外墙在计算中漏掉抗裂性验算(违反GB50108-2001第4.1.6条),地下室外墙与底板连接构造不合理,建筑物超长未设缝或留置后浇带(违反GB50010-2002第9.1.1条),后浇带的位置设置不当,外墙施工缝或后浇带详图未交代,室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等,导致违反设计规范,产生渗漏现象。某工程地下室设计成一个大底盘,而该大底盘下的基础形式同时有天然地基、桩基、刚性桩复合地基(违反GB50011-2001第3.3.4条),此类基础即使设置后浇带也仅适合施工阶段。
7保护层和垫层厚度
《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)对防水混凝土结构规定:结构厚度不应小于250mm;裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层,强度等级不应小于C15,厚度不小于100mm,在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因,因此规范修订以后对限值作了相应的提高,应引起注意。
地下室顶板钢筋应加强,保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范加注(GB50108-2001第4.1.6条)。否则就会产生如下类似问题:地下室外墙、底板等迎水面保护层厚40mm,底板与土接触处钢筋保护层厚35mm,不适合GB50108-2001第4.1.6条;柱保护层25mm,违反GB50010-2002第9.2.1条;地下室垫层采用C10混凝土,或底板下未做混凝土垫层,违反GB50108-2001第4.1.5条和第4.1.5条;未见地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混凝土构件保护层厚度,不符合GB50010-2002第9.2.1条等。
结束语:
高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物,是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础。地下室的结构设计过程错综复杂我们应以遵循安全、适用和合理的原则,及合理的设计为前提,进行全面考虑,把问题减小至最低或消除,以使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战备效益,最后达成设计要求。
参考文献:
[1]陈新农.地下室结构设计的影响因素与技术措施[J].建材技术与应用,2011,(3).
[2]李享,谭素群.地下室结构设计中的若干问题[J].山西建筑,2009,(4).
[3]王伟,唐亮.地下室结构设计中存在的问题及解决措施[J].科技创新导报,2009,(18).
关键词:地下室设计;问题;对策
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
前言:
随着社会的发展,高层建筑越来越多城市建设中出现了大量的地下室及地下车库。将高层建筑的设备用房。地下消防水池和汽车停车位等设在地下室,既能充分发挥地下室作用,又能满足基础埋深的要求[1]。因此。在高层建筑设计中,地下室结构设计日显重要。现简要论述地下室结构设计中经常遇到的几个问题及解决对策,与同行共同探讨。
1地下室结构平面设计问题及措施
地下室工程涉及的专业极为复杂,在高层建筑的地下室结构设计时,需综合考虑防火、使用功能,人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时,需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝,因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式,达到不设缝的目的。若地下室过长,依靠设置后浇带的方法难以解决,设计人员应合理地调整平面,将地下室分割成几个小地下室,中间用较窄的通道相连,以满足使用及管道相连的要求,而将变形缝设置在通道处,这样可以使接缝较少且处于受力较小处,便于补救。
2地下室抗震设计问题及措施
地下室如果设计不当,对整体抗震性能会产生较大影响。对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度,才能不计其层数,总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。地下室顶板室内外板面标高变化处,当标高变化超过梁高范围时则形成错层,未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位,规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构[2],地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板。
设计中存在的常见问题,如多孔砖砌体结构,半地下室埋深不够,房屋层数包括半地下室层已达8层,层数和总高度超过要求,违反文献[1]总高限值板,地下室抗震等级为三级,而上部结构为二级,按文献[1]规定,地下室也應为二级等等。
3 地下室抗浮、抗渗问题及控制措施
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态,而对施工过程和洪水期重视不足,因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外,在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑,由于地下室的面积较大、形状又不规则,且地下室上方的局部没有建筑,此类抗浮问题相对比皎难以处理,须作细致分析后再进行处理。
地下室结构设计除应满足受力要求外,抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作,要达到抗渗目的,一般可采取补偿收缩混凝土、膨胀带、后浇带和提高钢筋混凝士的抗拉能力等措施。
4 外墙计算模型设计及措施
地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间) 外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁桩,其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小,可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强,外墙转角处也同此予以适当加强。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题[3]:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地下室外墙时,车道底板位于外墙中部,应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用,该荷载经常遗漏。
5 地下室防水设计及措施
地下室防水设计是一项十分重要的工作,甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时,应根据工程的性质、使用要求和重要性等合理确定防水等级,根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级,地下室混凝土都应采用结构自防水混凝土,防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁的厚度比确定,不得人为地自行降低。根据防水等级的要求.建筑的地下室仅设1道防水混凝土是不能满足要求的,一般应做卷材防水。在选用防水卷材时,应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点,尽量选用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底侧应能闭合,尤其应重视节点设计如桩头、承台和积水坑等处,若构造设计不当,势必会形成漏底之舟,失去卷材防水的意义。
6 裂缝及控制方法
地下室外墙混凝土易出现收缩,受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝,地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内,其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。
工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算,地下室外墙在计算中漏掉抗裂性验算(违反GB50108-2001第4.1.6条),地下室外墙与底板连接构造不合理,建筑物超长未设缝或留置后浇带(违反GB50010-2002第9.1.1条),后浇带的位置设置不当,外墙施工缝或后浇带详图未交代,室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等,导致违反设计规范,产生渗漏现象。某工程地下室设计成一个大底盘,而该大底盘下的基础形式同时有天然地基、桩基、刚性桩复合地基(违反GB50011-2001第3.3.4条),此类基础即使设置后浇带也仅适合施工阶段。
7保护层和垫层厚度
《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)对防水混凝土结构规定:结构厚度不应小于250mm;裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层,强度等级不应小于C15,厚度不小于100mm,在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因,因此规范修订以后对限值作了相应的提高,应引起注意。
地下室顶板钢筋应加强,保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范加注(GB50108-2001第4.1.6条)。否则就会产生如下类似问题:地下室外墙、底板等迎水面保护层厚40mm,底板与土接触处钢筋保护层厚35mm,不适合GB50108-2001第4.1.6条;柱保护层25mm,违反GB50010-2002第9.2.1条;地下室垫层采用C10混凝土,或底板下未做混凝土垫层,违反GB50108-2001第4.1.5条和第4.1.5条;未见地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混凝土构件保护层厚度,不符合GB50010-2002第9.2.1条等。
结束语:
高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物,是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础。地下室的结构设计过程错综复杂我们应以遵循安全、适用和合理的原则,及合理的设计为前提,进行全面考虑,把问题减小至最低或消除,以使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战备效益,最后达成设计要求。
参考文献:
[1]陈新农.地下室结构设计的影响因素与技术措施[J].建材技术与应用,2011,(3).
[2]李享,谭素群.地下室结构设计中的若干问题[J].山西建筑,2009,(4).
[3]王伟,唐亮.地下室结构设计中存在的问题及解决措施[J].科技创新导报,2009,(18).