浅谈超长地下室的结构设计分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈超长地下室的结构设计分析 摘要：本文结合工程实例, 对大 型超长地下室结构设计进行较为系统的 总结, 详细阐述了基础选型、裙楼抗浮 稳定, 超长地下室的结构设计与计算,， 希望能够给类似工程项目提供一些参考。 中国论文网 /2/view-12897508.htm 关键词: 超长地下室，抗浮设计， 后浇带 Abstract: combining with practical engineering, the large long basement structure design of the system are summarized, and expounds the basic selection, the skirt building anti-uplift stability, long basement structure design -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 and calculation, and to be able to provide some references for similar project. Keywords: long basement, anti- uplift design, pouring belt 中图分类号： TU318 文献标识 码：A 文章编号： 1、工程概况 某大学综合楼是集公寓、宿舍、 办公、教学、医疗、停车为一体的多功 能综合楼，位于应泉路以北，洞天路以 西，劳动南路以东，规划滨江路以南， 总建筑面积 242570m2，为多塔、大底 盘结构，其中地下室建筑面积 4602.24m2，结构长约 163.20m，最大 宽约 28.20m。非人防区底板设计厚度为 0.4m，顶板厚为 0.2m，侧墙厚为 0.35m， 。人防区底板厚为 0.5m，顶板 厚为 0.25m，侧墙厚为 0.35m， ；主楼筏 板厚度分别取 1.50m、1.20m。地下室 的混凝土抗渗性能等级为 P8，混凝土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 设计强度等级为 C35。本工程地下室结 构属于超长大面积混凝土结构工程，采 取相应的技术措施来防止由于结构超长 导致的裂缝现象出现。本工程地下室结 构示意图如图 1 所示： 图 1：结构示意图 2、地基及基础设计 2、1 工程地质概况 拟建场地下 16m 深度范围内，地 层表层为人工填土，其下为一薄层新近 沉积层，再其下为一般第四纪冲洪积成 因的淤泥质粘土、粉土、砂类土、泥岩 类土层构成。岩土工程地质如表 1 所示 2、2 基础设计 由于基础地下水位较高，基岩埋 藏较深, 室外地面以下 15 米以内均为中 偏高压缩性土，其物理力学性质较差。 本工程的裙房部分荷载小,上部高层塔楼 部分荷载大，导致荷载差异极大,对不均 匀沉降十分敏感，整个建筑物处于抗浮 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 状态【1】 。 由于高层部分与多层部分的荷载 差异较大, 考虑到菏载作用下的变形协 调原则, 因此多层和纯地下室部分采用 500 沉管桩兼抗拔桩使用, 以层粉粉 细砂层为持力土层, 单桩承载力特征值 Ra=750kN；高层部分采用 700, 800 的钻孔桩以圆砾层为持力层, 单桩承 载力特征值按设计试桩取 Ra=3400kN, 4000kN。当遇到基础底面高于基岩持力 层顶板时,以 C20 素混凝土回填至基底 标高【2】 。 2、3 抗浮设计 对于大底盘地下室的高层建筑 群体结构设计而言,裙房及纯地下室部分 经常存在抗浮不满足要求的问题，需要 做抗浮设计。本工程为结构自重(包括 上部 0.5m 覆土) 121340kN(标准值), 地 下室底板面积 4602.24m2, 底板位于粉 质粘土中, 该层粉质粘土渗透系数很小, 仅为 10.3610-8cm/s 为弱透水层 , 抗浮 最大水头高度为 4.8m。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 1）水浮力的设计。根据地基设 计规范，水浮力作用分项系数取 1.0, 自 重抗浮分项系数可取(1.05-1.1)。 水浮力标准值计算： 水浮力设计值： 抗浮锚杆总根数: 2）单根锚杆钢筋截面积计算。 按照 CECS2005 岩土锚杆技术规程要求， 单根锚杆钢筋截面积; 3) 锚固长度。锚杆孔直径取 200mm，锚固长度为 由于在基坑开挖过程中地基持力 土层受到扰动，对锚杆设计长度需加长 0.4m，为满足锚杆施工工作面要求, 锚 杆锚固长度 取 4m，在桩底设直径 1200 扩大头; 锚杆直径 40mm, 一桩 3 根, 孔 径 100mm, 孔深 2m; 锚杆底部采用铁 膨胀, 顶部用 20 钢筋相互拉结。(见图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2 所示) 3、超长地下室结构的设计 3、1 后浇带设计 (1)后浇带设置 :根据规范：在结 构长度大于 4060m 时往往需要设置一 道伸缩后浇带,由于本地下室平面尺寸特 别长,需要在梁板内力较小位置上设置钢 筋贯通的伸缩后浇带,后浇带的宽度按钢 筋搭接所需最小尺寸和必要的操作空间 确定。 (2)当不设置伸缩后浇带时,其他 抗裂措施:主要采用混凝土中添加微膨 胀剂; 使用补偿收缩混凝土 ;适当加 大分布钢筋配筋量; 超长但未设后浇 带的部分增设膨胀加强带。 (3)以上两种方法在实际施工中可 结合使用【3】 。后浇带做法如图 3 所示： 图 3：后浇带做法 3、2 底板设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 地下室底板结构形式一般采取平 板式筏基或梁板式筏基,与平板筏基对比， 梁板式筏基对于减小不均匀沉降、改善 筏板内力分布、降低工程造价都有比较 明显的优势【4】 。经过两个方案的反复 比较，本工程最后选定的是梁板式筏基 结构。 当底板区格为双向板时,底板截面 高度 可按式（1）计算。梁板式筏基基 础应满足斜截面受剪及正截面受弯承载 力的要求, 如果基础与底板竖向构件混 凝土强度级相差 10MPa 以上时, 还须 对局部受压承载力进行验算。 （1） 当底板区格为单向板，底板截面 高度 按公式 2 计算： （2） 其中 基底平均净反力；为短边 和长边的净长度。F 为混凝土抗拉强度 设计值。 3、3 顶板设计 1) 顶板荷载 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 地下室顶板施工活荷载、高层主 楼施工材料堆放及机械设备荷载,通常取 10KN/ m2。此时恒荷载仅考虑楼板自重, 并应把此时的荷载组合与使用荷载组合 取不利值进行设计。 2) 顶板结构形式 常见的顶板结构有梁板式楼盖、 空心板式楼盖、无梁楼盖等形式,结合实 际情况本地下室采取梁板式楼盖。在地 下室顶板覆土厚度允许时做成局部上反 梁, 在顶板处( 梁中部) 预留各种管线 穿管,可明显增大地下室的净空,缺点是 施工难度和费用都较大。 3) 配筋条件 混凝土等级为 C30 , 纵筋级别为 HRB335 , 配筋调整系数 1.0 , 保护层厚 度 25mm。截面尺寸为: 梁板式顶板中 的次梁 250 600 , 主梁 300 750 ， 板 厚 180mm,无梁楼盖式顶板厚 350mm。 经计算, 梁板式顶板配筋率为主 梁 1.3% 1.5% , 次梁约 1.2% , 楼板双 层双向配筋 14150 。无梁楼盖式顶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 板配筋为跨中板带 14200，柱上板 带 18140。 3、4 侧墙设计 需要对地下室侧墙进行组合的荷 载计算的有:侧墙自重;顶板传来的活荷 载与恒荷载;水压力和侧土压力。处于地 下水位以上的侧墙所受的侧向土压力可 按下式计算: （4） 式中 为侧墙上位置 K 处的土侧 压强度;为各层土的厚度; v 为第 i 层土 在天然状态下的容重;为位置 K 处土层 的内摩擦角,工程上常不考虑内聚力而将 值提高。处于地下水位以下的侧墙所受 的土、水侧向压力，可将土、水分别计 算,其中土仍按上式计算,但土层重度应 以土的饱和重度代替, 而侧向水压力按下式计算: （5） 式中为侧墙在位置 K 处的水压力 强度;为 i 处离开地下水位的距离。人防 工程中的核爆压缩波形成的水平方向动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 载,可通过计算将该动载转化为等效静载。 地下室外侧壁的合理厚度与混凝 土抗渗等级按表 3 表 4 选用。 表 3:地下室抗渗等级表 4：地下 室侧壁厚度 3、5 混凝土构件及材料的设计 混凝土中掺入一定比例的膨胀剂 之后,混凝土硬化过程中产生的膨胀作用, 由于钢筋和邻位约束,能在结构中建立 0.2-0.7MPa 的预压应力, 这一预压应力 可以抵消混凝土收缩时在混凝土中产生 的拉应力, 从而防止或减少裂缝的产生。 本工程在地下室混凝土中掺入 8%的 HEA 低碱型混凝土膨胀剂取代等量水 泥, 要求限制膨胀率万分之二。 本设计要求混凝土的水泥应优选, 采用水化热低的品种, 如矿渣硅酸盐水 泥, 并可掺入适量外加剂, 严格控制砂 石骨料含泥量和级配