【地下室结构设计的经验总结】地下室结构设计

【地下室结构设计的经验总结】地下室结构设计 【摘要】在国家提倡节能减排和有效利用土地的大形势下，地下工程在现代化建筑整体工程中所占的比重逐渐增大，基于地下工程施工难度大、材料消耗大和建造周期长的特点，结构设计的好坏势必对项目工程整体的施工工期和造价成本产生十分重要的影响。笔者结合多年工作实践经验，在此对地下室结构设计中的薄弱环节和设计要点进行了详细的分析和阐述，并针对这些设计关键问题提出了合理化建议。 【关键词】地下室；结构设计；设计经验 1 关于地下室结构设计难点简述 地下室工程涉及范围广、施工难度大，尤其对于地下室结构的设计涉及到与防火、防水、抗浮和抗震等各专业的共同配合。在高层建筑群体中具有大底盘地下室工程，纯地下室部位普遍会出现抗浮不符合要求的情况，由于在进行地下室的抗浮设计时只考虑到正常使用的极限状态，而对洪水期和汛期缺乏足够重视，以致会出现由于抗浮不到位而引起局部遭到破坏；地下室结构会出现不均匀沉降的问题，主要是在结构设计时未考虑到施工现场地质和周边构造物的影响，而使底层及顶层出现深浅不一的塌陷，严重破坏了工程的整体性；尤其是地下室防水工程更是一项涉及面广的综合工程，涉及到材料和施工等许多方面的因素，从而加大了地下室施工的整体难度。因此，对于地下室结构设计难点概括起来为：结构选型设计，抗浮、抗渗设计，不均匀沉降设计以及抗震设计等等。 2 地下室结构设计要点分析和总结 2.1 关于结构选型的设计 地下室的结构设计，不仅保证结构具有抵抗侧力的足够刚度，而且要确保具有强大的承载力，使结构在水平作用力下产生不超过规范要求的侧向位移值。应整体权衡和分析结构适用性和安全性等因素，适宜选用框架结构形式，由混凝土框架均匀承载纵向力和侧向力。混凝土框架依据均匀适度的原则进行刚度布置，在满足建筑整体功能的前提下，降低平面扭转引起结构的影响度。平面设置要相对简单、规则，使受载力均匀分布，对持力层和桩型进行选择时，要充分要考虑地基所能承受的负载力，且要考虑整体的安全可靠性和经济合理性；确定桩型为端承摩擦桩形式，且保持桩下端不在软弱下卧层。由于结构基础工程造价占据整个建筑总造价的很大比例，在进行持力层与桩型的选择时，安全性则是必须考虑的首要问题。 2.2 关于抗浮、抗渗的防控设计 进行地下室结构的抗浮设计时，应以地下水位及其变幅作为重要的参照依据。由于地下室基础底板低于地下水的设计水位，地下水便会对底板形成一种浮托力，当浮托力大于地下室自重时，从而导致地下室的上浮变形。目前进行抗浮设计一般采用抗拔锚杆或抗拔桩的形式，使抗拔锚杆或抗拔桩必须嵌入到基础底板内部，从而达到基础不再上浮的目的。地下室设计要满足整体承载力要求，抗渗设计也非常关键，一般要达到抗渗的基本目的，可采取如下几种措施： 2.2.1 补偿混凝土收缩值。将混凝土中添加适量的微膨胀剂，使混凝土膨胀值消减其最终收缩值。当混凝土的极限拉伸值小于或等于此差值时，可达到控制裂缝的效果。 2.2.2 补偿收缩带。膨胀剂的膨胀值不能达到完全补偿早期收缩变形的要求，而设置混凝土补偿收缩带完全可实现连续浇注无缝混凝土的目的。 2.2.3 后浇带。后浇带技术作为缓解和释放混凝土约束力的合理化措施，此长久型变形缝已被广泛应用于地下室抗渗施工中。 2.2.4 提高抗拉能力。应考虑适当地增加抗变形钢筋数量，比如增加侧壁的水平温度筋，能加大混凝土表层的强化作用；由于侧壁混凝土缩胀程度的不一致，应在墙体中设置水平暗粱以抵抗混凝土的拉力。 无论采取哪种措施，都要加强混凝土的养护工作。 2.3 对不均匀沉降问题的防控设计 2.3.1 利用人工法处理地基时，一般是在建筑主体结构部位采用水泥粉煤灰碎石（CFG）桩复合地基形式，在纯地下室部分则采用天然地基的形式； CFG桩技术安全、经济、合理，依据地基处理的不同程度，分为CFG桩地基处理+不设置沉降后浇带和CFG桩地基处理+设置沉降后浇带两种具体形式。 2.3.2 主体结构采用CFG桩基础。不仅能保证主体结构的最终沉降量降到最低，而且可有效避免设置沉降后浇带引起的一些质量问题。基于此种方法的造价较高，通常适用于地基条件较差的情况。 2.3.3 地下室部分一般采用天然基础附加防水板的形式，此种处理方法适用于各种不同的结构基础形式，施工工序相对比较复杂，但是造价比较低廉。 2.4 对于抗震问题的设计 地下室是建筑整体中重要的基础型构件，对于抗震的性能要求必须要稳固。对地下室的整体抗震性能进行设计时，对于地下室内的埋深高度应大于外地面以上高度，这样才能以室外地面进行计算总高度。地下室的墙柱要保持和上部结构的墙柱能协调统一。在地下室顶板和室外板面的标高发生变化的位置，标高超过梁高时则形成一定的错层，未采取任何措施则不能被嵌入上部结构中，按规范要求作为被嵌入上部结构中的地下室顶楼盖应该采用梁板结构，无梁楼盖的地下室顶板不能被嵌入上部结构中。结构的计算应从上往下算，直至达到嵌固端要求的地下室底板位置，附加底部加强区的剪力墙结构层数应从地面往上算，而且包括地下层。 2.5 基坑支护设计 基坑支护设计应和地下室结构设计同步进行，进行基坑支护需要提前做好防水帷幕，为地下室施工提供安全可靠的施工环境。另外，人工挖孔桩工程应该在基坑开挖之后进行，全面考察周边建筑物、构筑物和整体作业环境，对于一些不利因素，应采取一定的安全防护措施。 3 结语 总而言之，地下室结构的设计一定要遵循安全性、适用性和经济性的原则，采取科学合理的措施进行结构的优化设计。地下室作为高层建筑整体结构的嵌固部位，必须确保地下室具有足够的抗侧力刚度，才能确保建筑结构的稳固性。只有经过各参建的通力合作，不断地进行上的研究和创新，才能使地下空间得到有效合理的开发和利用。 参考文献 1 郑宏利, 冷雪睿, 梁宇. 地下室设计的常见问题及解决措施J. 山西建筑, 2007,(28). 2 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, 2007,(03) . 3 张显恩