小高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

1、<p>　　小高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究</p><p>　　摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，小高層民用建筑日益增多，在建設(shè)過程中為了更好追求土地利用率，便出現(xiàn)了非常多的地下室和地下車庫，將輔助設(shè)備及設(shè)施等等設(shè)置在地下室，不僅能夠充分地發(fā)揮地下室的作用，而且又滿足了基礎(chǔ)埋深的要求。在小高層建筑的設(shè)計(jì)中，如何合理地設(shè)計(jì)地下室的結(jié)構(gòu)這個(gè)問題顯得異常重要。本文根據(jù)筆者多年結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)小高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層 建筑 地下室 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　正文： </b></p><p>　　地下室與上部建筑并沒有本質(zhì)的區(qū)別，在建模方法和計(jì)算分析方面也基本相同。在設(shè)計(jì)單位廣泛應(yīng)用的 SATWE 軟件完全可

3、以將地下室和上部結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算分析。當(dāng)然，地下室與上部結(jié)構(gòu)的受力及分析方面也有許多不同之處，需要在設(shè)計(jì)中加以特殊考慮。 </p><p>　　1對(duì)高層建筑上部結(jié)構(gòu)嵌固部分的確定 </p><p>　　上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分對(duì)于地下室建筑設(shè)計(jì)的計(jì)算模型構(gòu)建有著重要意義。結(jié)構(gòu)的嵌固部位是計(jì)算模型中的一個(gè)重要假設(shè)，它是指結(jié)構(gòu)預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)的位置。嵌固部位的正確設(shè)定直接關(guān)系到計(jì)算模型與實(shí)際受

4、力狀態(tài)的符合程度，構(gòu)件內(nèi)力與側(cè)移等計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。嵌固部位應(yīng)能限制構(gòu)件在兩個(gè)水平方向的平動(dòng)位移和繞豎軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，并能傳遞上部結(jié)構(gòu)的地震剪力。 </p><p>　　1.1地下室頂板的厚度一定要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)少于160毫米，作為上部嵌固部位的地下室樓板要達(dá)到180毫米，有防水要求的地下室頂板尚不應(yīng)小于250毫米。要讓地下室有足夠的強(qiáng)度來作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分，樓板和鋼筋都是重要的地下室建筑元素，要確保每一

5、層每一個(gè)方向的配筋率達(dá)到0.25%，在鋼筋的配置上要采用雙層雙向的配置方式，樓板混凝土強(qiáng)度不宜小于C30，頂板宜采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　1.2地下室的頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部分，樓層的側(cè)向剛度不宜少于相鄰上部樓層的側(cè)向剛度的2倍。所以基于這一個(gè)基本要求和標(biāo)準(zhǔn)，為了更好地達(dá)到地下室的工程要求，一定要設(shè)計(jì)好采用剪切的剛度比。而在對(duì)地下室的剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了更好更科學(xué)地對(duì)地下室剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)

6、的過程中可以引入ASTEW的計(jì)算軟件。這一個(gè)軟件能夠讓設(shè)計(jì)工作人員更方便地對(duì)側(cè)向剛度比進(jìn)行調(diào)整，從而能夠更加靈活地滿足規(guī)范要求的地下室結(jié)構(gòu)與相鄰上鄰結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度比值。 </p><p>　　1.3地下室頂板作為上部嵌固的部分，一定要對(duì)其抗震能力進(jìn)行重視，地下一層的抗震等級(jí)要按照上部結(jié)構(gòu)的具體情況來進(jìn)行采用，地下一層不應(yīng)低于上部結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)。地下室頂板的厚度不僅對(duì)于承受垂直荷載很重要，對(duì)于承受側(cè)向荷載也非常重要

7、。其平面內(nèi)的變形將影響樓層地震作用在各抗側(cè)力構(gòu)件之間的分配。因此應(yīng)避免或減少在頂板開洞，當(dāng)避免不了時(shí)，應(yīng)減小洞口面積，并對(duì)洞口周邊在構(gòu)造上加強(qiáng)，以減少剛度突變或強(qiáng)度降低的不利影響。 </p><p>　　2.結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí) </p><p>　　在最近發(fā)布的《建筑建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中的第 5.2.5條，對(duì)于6度地震的設(shè)計(jì)也有了要求，對(duì)于每個(gè)樓層中的水平地震剪力進(jìn)行了規(guī)范，而之前的規(guī)范中只進(jìn)行了

8、7～9度地震的說明。而且，在新規(guī)范中，對(duì)于6度地震的αmax值也進(jìn)行了規(guī)范。在 01規(guī)范中，只對(duì)于8度以上的地震規(guī)定要求增加0.05s的特征周期，現(xiàn)行規(guī)范中，對(duì)于6度地震也進(jìn)行了規(guī)定。 </p><p>　　如果樓盤具有非常大的底盤，而且其地下室之上有很多塔樓，并且這些塔樓之間也是相對(duì)獨(dú)立的，如果嵌固的地方就是地下室的頂板，那么小高層的下部，以及與小高層有聯(lián)系的部分，在抗震等級(jí)方面應(yīng)該與小高層一樣。 </p

9、><p>　　并且，在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.9.5條有相關(guān)的規(guī)定，在對(duì)民用小高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，如果將其地下室的頂部結(jié)構(gòu)設(shè)置成為上面建筑的嵌固端時(shí)，地下室的抗震等級(jí)要求與上部建筑一樣，在地下室的設(shè)置過程中，如果超過了上部范圍，但是上部范圍內(nèi)沒有任何建筑結(jié)構(gòu)，則在抗震等級(jí)的設(shè)置上可以酌情考慮在三級(jí)或四級(jí)。 </p><p>　　3.設(shè)計(jì)常見問題分析 </p><

10、;p><b>　　3.1底板 </b></p><p>　　對(duì)于底板的設(shè)計(jì)，首先就要滿足防水和房滲透的要求，然后是對(duì)于抗震方面的要求。因此，在配筋率以及厚度方面應(yīng)該適當(dāng)增加。一般情況下，在厚度方面，底板一般不小于25cm，在配筋率方面一般為0.25%。除此以外，要按照設(shè)計(jì)和施工中的具體情況，對(duì)于地下室浮力過大而純防水板無法滿足安全要求時(shí)，可以設(shè)置肋梁，以增強(qiáng)防水板的承載力和剛度。在設(shè)置

11、肋梁時(shí)，其高度要大于底板的厚度（約為跨度的1/8~1/12），而且，在支座產(chǎn)生的彎矩傳遞到梁上的力進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，同時(shí)合理安排鋼筋的布置。 </p><p><b>　　3.2外墻設(shè)計(jì) </b></p><p>　　對(duì)于外墻的要求，不僅要能夠防水，防滲，具有足夠的承載力強(qiáng)度而且還要對(duì)裂縫寬度進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于彎矩調(diào)幅：外墻的嵌固端可以選在底板頂部，調(diào)幅系數(shù)控制在0.8~0.

12、9，底板在抗彎能力方面一定要大于側(cè)壁，外墻配筋量以及厚度應(yīng)通過計(jì)算及構(gòu)造進(jìn)行保證。 </p><p>　　地下室外墻所承受的荷載分為：①水平荷載：地下室在地面以下不受風(fēng)荷載的影響。由地下室質(zhì)量產(chǎn)生的地震作用主要被室外回填土吸收，只有小部分由地下室構(gòu)件承擔(dān)。因此，在按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行地震剪力調(diào)整時(shí)，地下室部分的最小地震剪力系數(shù)不滿足要求時(shí)可以不調(diào)整；②豎向荷載：地下室與上部結(jié)構(gòu)采用整體分析方法，不僅可以正

13、確完成全樓的豎向?qū)Ш杉皟?nèi)力計(jì)算，同時(shí)可以考慮地下室的變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，使計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，豎向荷載及風(fēng)荷載或地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計(jì)算彎曲的配筋。 </p><p>　　地下室外墻可根據(jù)支承情況計(jì)算水平荷載作用下的彎矩。由于地下室內(nèi)墻間距不等，可把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻的支

14、點(diǎn)按單向板計(jì)算，基礎(chǔ)底板為固端，頂板為鉸支座。也可按考慮塑性內(nèi)力變形重分布的方法計(jì)算彎矩，可以節(jié)省鋼筋用量。外墻的受拉區(qū)混凝土可能出現(xiàn)彎曲裂縫，但由于裂縫較細(xì)微不會(huì)貫通整個(gè)截面，外墻仍具有足夠的抗?jié)B能力。 </p><p><b>　　3.3頂板 </b></p><p>　　頂板的厚度不僅對(duì)于承受垂直荷載很重要，對(duì)于承受側(cè)向荷載也非常重要。其平面內(nèi)的變形將影響樓層地

15、震作用在各抗側(cè)力構(gòu)件之間的分配。另外應(yīng)避免或減少在頂板開洞，當(dāng)避免不了時(shí)，應(yīng)減小洞口面積，并對(duì)洞口周邊從構(gòu)造上加強(qiáng)，以防止剛度突變或強(qiáng)度降低的不利影響?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，樓板厚度不宜小于 180mm，不宜有較大洞口，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于 0.25%。當(dāng)?shù)叵率业捻敯宀荒茏鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，樓板厚度不宜小于 160mm。 &l

16、t;/p><p><b>　　3.4荷載 </b></p><p>　　在荷載方面，地下室一定要滿足：本身重量、地表的壓力、地上建筑的重量同時(shí)還有在交付使用之后的能夠保證的在正常環(huán)境下的負(fù)載壓力。在設(shè)計(jì)地下室荷載時(shí)一定要根據(jù)國家規(guī)定來進(jìn)行。 </p><p><b>　　3.5抗浮、抗?jié)B </b></p><

17、;p>　　在對(duì)地下室進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到抗浮的因素，對(duì)于地下室或者是當(dāng)?shù)厣辖ㄖ锏臉菍硬皇欠浅８?，在運(yùn)用樁基的時(shí)候就一定要對(duì)其具有的抗拔承載力進(jìn)行計(jì)算。按照《荷載規(guī)范》來對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，對(duì)于覆土以及板的自重荷載系數(shù)都要取到1.0。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)地下水和施工的過程進(jìn)行考慮，以免在施工過程中出現(xiàn)抗浮因素考慮不周的情況。由于在混凝土中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂縫，為了改變這一現(xiàn)狀同時(shí)對(duì)抗?jié)B透進(jìn)行滿足，我們需要通過如下方法來進(jìn)行保證

18、。 </p><p>　　補(bǔ)償法：將HEA、HE等一系列的膨脹劑放入要使用的混凝土之中，使得混凝土在凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力與膨脹劑起到作用的膨脹應(yīng)力相互抵消，最終能夠達(dá)到消除裂縫的目的。 </p><p>　　設(shè)置補(bǔ)償收縮帶：因?yàn)樵谠缙冢蛎泟┎⒉荒軌蚱鸬胶芎玫淖饔?，因此要科學(xué)合理地設(shè)置補(bǔ)償收縮帶，以此來保證對(duì)混凝土進(jìn)行連續(xù)澆筑時(shí)沒有任何裂縫。 </p><p>　　

19、（3）后澆帶。后澆帶對(duì)混凝土的作用主要集中在早期，進(jìn)行約束力的釋放，進(jìn)而導(dǎo)致不能夠產(chǎn)生非常大的裂縫。 </p><p><b>　　4.結(jié)語 </b></p><p>　　地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題，涉及到的內(nèi)容繁多而復(fù)雜，因此無論是從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)的角度講都需要我們更深入地研究“地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì)”，提高設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確地把握結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析

20、計(jì)算，并采取適用的構(gòu)造措施，真正做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)同步，安全與適用協(xié)調(diào)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]中華人民共和國建設(shè)部.小高層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2010)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010. </p><p>　　[2]中華人民共和國建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500