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某建筑地下室结构设计资料分享
专栏:学习资料
发布日期:2021-10-13
阅读量:41
作者:第2导师
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       1 、地下室结构设计的必要性

  现如今,由于城市建设规模的日益扩大,我国土地资源逐渐减少,建筑行业得到了快速发展,开发并利用地下空间成为城市规划发展的主要方向。受使用功能及结构形式的影响,在建筑建设过程中,设置地下室是一种十分常见的结构设计方式。

        高层建筑在城市建设中随处可见,该类型建筑结构设计中需要高效利用地下空间,地下室结构

  与其他结构相比,该类工程环境更为特殊,需要多个工种的共同作业完成。若忽视地下室设计质量,会引发不同类型和不同程度的质量问题。

  因此,在地下室设计中,设计人员应高度关注地下室结构设计质量问题。

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  2、 地下室结构设计中存在的主要问题

  地下室工程建设复杂度较高。地下室结构设计中,应充分考虑地下室的采光、通风、排水和防火等多项使用功能。

  高层建筑群建设期间,塔楼的使用通常不会出现抗浮问题,但是裙房地下室则会受多种因素的影响出现抗浮性能不达标的情况。

  地下室抗浮设计中,设计人员通常仅考虑普通的极限状态,并未考虑工程建设中的洪水期,所以在工程建设中也会由于抗浮性能较差,对局部性能和质量产生了较大影响。另外,地下室防水设计具有较强的系统性,与施工技术和材料等因素联系紧密,设计难点较多。

  地下室的结构设计主要分为结构平面设计、外墙顶板结构设计、抗震设计和抗浮抗渗设计。

  3、 建筑工程地下室结构设计要点

  为做好该项设计工作,设计人员需准确把握建筑工程地下室结构设计要点。下面从结构平面设计、外墙结构设计、顶板结构设计、抗震性能设计和抗浮性能设计等方面展开具体论述。

  结构平面设计

  建筑工程地下室平面结构设计中,要全面考虑建筑防火、通风、排水、采光及管道布置等要求。地下室设计中,如实际长度超过设计极限长度,可结合结构实际情况确定是否需要设置变形缝。设置变形缝时,应严格控制其数量,需要注意的是,设置变形缝后的工程建设难度也会随之加大。

  地下室结构设计环节,为减少变形缝的数量或不设置变形缝,需要根据实际情况科学添加混凝土外加剂,也可设置后浇带或只在地上设缝而在地下结构中不设缝。若地下室长度超过设计标准,设置后浇带无法达到设计目标。此时,设计人员可参照工程实际,合理分隔成多个小型地下室,再利用较窄的通道连接多个地下室,充分发挥其使用功能。同时,可在通道设置变形缝,一方面能减少接缝的数量,另一方面容易控制变形缝的受力,出现问题后可及时采取补救措施。

  地下室结构设计中,采光和通风设计也尤为关键。若无法保证通风和采光的设计效果,则无法全面发挥地下室结构的作用,无法满足建筑工程的建设要求。如在侧壁外设置采光井,就会影响采光井外壁与地下室顶板连接的效果,进而降低地下室的安全性。

  外墙结构设计

  地下室外墙结构设计是整体工程设计的重点,一般在设计过程中需考虑以下2点。

  (1)地下室外墙的承受荷载。荷载分为水平荷载与竖向荷载2种(图2),其中,竖向荷载主要是地下室上层建筑带来的压力,而水平荷载则是建筑物周围土层产生的压力。在墙体配筋过程中,需根据垂直墙面的水平荷载确定,即计算水平荷载产生的弯矩。另外,如果遇大风天气,建筑物地下室也会产生一定的压力,需要建筑设计人员根据不同条件下的地下室环境,设计不同的承受压力,进而保障地下室外墙承受足够的荷载。

    (2)静止土压力系数。理论上来说,该系数需要经过相关试验检验才能确定,但某些情况下,由于不具备条件进行试验,可以采用静止土压力系数0.40~0.45的砂土和静止土压力系数0.5~0.8的粘性土。值得注意的是,在设计带扶壁柱的外墙时,一般设计人员都是按照双向板来设计配筋,而忽视了扶壁柱的尺寸问题。基于此,在计算地下结构中的扶壁柱时,应按照整体结构分析的结果进行计算。

  3.3、 顶板结构设计

  地下室顶板处于连接地下室和上层建筑的贴合部位,顶板结构的质量对建筑的整体质量具有显着影响,所以须重视地下室顶板结构设计。特别是在某些地下室结构中,顶部设有园林景观,此时设计人员就需结合园林建设概况准确计算覆土的厚度。地下室顶板结构的覆土不得小于设备管线及土层保护高度,以充分保护设备管线,防止管线在工程建设中受损。

  另外,设计中须重视地下室顶板结构的承载力,设计人员要全方位考虑建筑物的高度、使用功能和结构所处的外部环境。在具有特定功能的建筑设计中,设计人员须高度重视建筑的防爆性能,地下室爆破动力要满足消防车作用板面爆破动力的要求。如地下室结构遇到突发的爆炸事件,要能全面保障建筑的安全性。也就是说,在建筑地下室顶板结构设计中,设计人员需全方位考虑多种影响因素,以有效规避设计中因考虑不全面而出现的各类问题。

  3.4 、抗震性能设计

  在现代建筑设计中,抗震性能设计也是人们关注的焦点。地下室是建筑物的基础结构,若在地下室结构设计中不能高度重视抗震结构设计,则会影响建筑结构的稳定性和安全性,并对居民的生命和财产安全构成极大安全隐患。所以地下室抗震性能设计中,应开展审查工作,注重审查的全面性,同时还需考虑建筑的高度,加大建筑地下室结构的埋藏深度,以优化建筑的抗震性能。这里规定半地下室埋深大于地下室外地面高度。

  地下室抗震性能与地下室墙壁结构设计有十分紧密的联系。在结构设计中,设计人员可采取有效措施加固墙壁,以优化设计效果。由于地下室顶板与上层建筑的贴合度较高,所以地下室抗震等级也要与上层建筑的抗震等级基本相同。如建筑整体抗震等级为二级,则地下室抗震等级也需保持在二级以上,以保证地下室结构的抗震能力,避免由于地下室抗震等级不足而出现建筑倾斜或坍塌等问题。

  3.5 、抗浮性能设计

  大型建筑设计中,结构设计人员应科学考虑多个影响因素。地下室浮力对建筑的影响具有长期性。地下室浮力是建筑梁柱产生裂缝的主要原因,并主要发生在工程施工中。一旦在工程建设中出现了地下水浮力问题,随后就会出现质量问题,如这些问题无法采取有效措施加以控制和修复,工作人员难于修补和处理,无法达到原有的设计效果。若问题较为严重,还会对建筑物的抗震性和耐久性产生较大破坏。

  为全面提升地下室结构的抗浮性能,应在抗浮设计中采取多种切实可行的应对措施。(1)应满足地下室结构建设的总体要求,适度调整建筑基坑底部的设计高度,显着提高抗浮设计水平。(2)以无梁楼盖和宽扁梁为首选,一方面有效降低地下室结构的高度,另一方面可控制抗浮水位,进而全面优化建筑的抗浮性能。(3)增加地下室结构自重。

  为达到上述目的,可使用基板加载或抗拔桩,该设计方式广泛应用在地下室抗浮能力设计中,并取得了较为理想的应用效果。

  4 、结束语

  为全面优化建筑工程的各项性能,设计人员应深度考虑多种影响因素,进而在此基础上合理设计地下室结构。地下室结构设计具有系统性和复杂性,结构设计过程中需要多个专业的共同参与。设计人员一方面要做好结构计算工作,另一方面应高度关注建筑结构整体情况,并积极优化地下室抗浮性能、抗震性能设计方案,以增大建筑工程的安全系数,确保整体工程的经济效益。

  参考文献

  [1]朱祖敬,赵松林,程炜,等某超高层全逆作施工地下室的结构设计[J].广东土木与建筑, 2020,326(4):17-21.

  [2]谢桂林.建筑工程中地下室结构设计要点分析[J]住宅与房地产, 2019(22):58.

  [3]吕慧玲. .人防地下室结构设计常见问题分析[J].大众标准化,2020,334(23):156-157.



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