地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題探討

張湘勇

摘 要：建筑設(shè)計(jì)是建筑工程的重要基礎(chǔ)?？茖W(xué)地進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，可以保證建設(shè)工程的結(jié)構(gòu)安全和建設(shè)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)質(zhì)量決定著工程的整體施工質(zhì)量，因此要求設(shè)計(jì)人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)水平，以確保設(shè)計(jì)符合建設(shè)方的要求和標(biāo)準(zhǔn)。在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。地下室位于建筑物底部，一般承受建筑物的全部荷載，對(duì)整個(gè)建筑物的安全性起著重要作用，也決定著工程的整體造價(jià)。工程技術(shù)人員有必要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù);問(wèn)題探討

1地下室概況

根據(jù)地下室埋深和功能的不同，地下室分為半地下室和全地下室;普通地下室和人防地下室（戰(zhàn)時(shí)作為隱蔽和疏散場(chǎng)所，平時(shí)作為普通停車場(chǎng)的地下室）。

地下室的層數(shù)根據(jù)規(guī)劃要求有所不同。地下室凈高不應(yīng)小于2.2M，層高一般不應(yīng)小于3.6m。層高的確定需要考慮各設(shè)備專業(yè)管線高度、結(jié)構(gòu)梁的高度和建筑凈高要求。

地下室的主要功能是停車場(chǎng)和設(shè)備用房，如配置風(fēng)機(jī)房、配電室、消防泵房、消防水池、戰(zhàn)時(shí)人員隱蔽等。由于停車時(shí)汽車產(chǎn)生廢氣，地下室需要機(jī)械通風(fēng);汽車攜帶可燃汽油，緊急情況下需要自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

不同地區(qū)對(duì)地下室頂板覆土厚度有不同的規(guī)劃要求，一般為1m～2m厚。覆土的目的是利用地下室頂部作為景觀綠化帶、公共活動(dòng)廣場(chǎng)、噴泉池、消防通道和消防場(chǎng)所。與整個(gè)建筑的土建成本相比，地下室的投資占比較大。從投資收益來(lái)看，投資地下室的經(jīng)濟(jì)效益不好，一些建設(shè)方不愿意建地下室。因此，一些地方政府規(guī)劃部門，在項(xiàng)目規(guī)劃審批時(shí)，強(qiáng)制規(guī)劃一定比例的地下室面積，以適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)城市發(fā)展的需要。

2建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

2.1 抗震設(shè)計(jì)

地震是我國(guó)常見(jiàn)的自然災(zāi)害。強(qiáng)震會(huì)破壞建筑物的承重結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重威脅居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。重大地震災(zāi)害會(huì)造成建筑物大面積倒塌和人員傷亡。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地下室的抗震設(shè)計(jì)等級(jí)必須滿足規(guī)范的要求。不同地區(qū)的建筑工程應(yīng)采用相應(yīng)抗震級(jí)別的抗震設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在工作前需要查閱該地區(qū)抗震設(shè)防要求及勘察報(bào)告所提該建設(shè)場(chǎng)地場(chǎng)地類別，并將查閱結(jié)果作為抗震設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，以確保建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的抗震能力。抗震設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮建筑工程的地質(zhì)條件。在地震發(fā)生時(shí)，土體的密實(shí)度也會(huì)在很大程度上影響建筑場(chǎng)地地基承載力。有效地結(jié)合土的特性可以提高地下室結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2.2抗?jié)B設(shè)計(jì)

在地下室施工過(guò)程中，地下土層中的水會(huì)產(chǎn)生滲透。雖然設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)充分考慮周圍土層對(duì)地下室的影響，但由于施工本身的特點(diǎn)，滲漏水仍會(huì)對(duì)地下室造成侵蝕。如果施工現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期處于雨季，，土層含水量會(huì)逐漸增加，不斷侵蝕地下室結(jié)構(gòu)墻體，如果防水處理不好，會(huì)導(dǎo)致地下室墻體破壞和開(kāi)裂，造成工程質(zhì)量問(wèn)題。因此，地下室的設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)也需要考慮抗?jié)B問(wèn)題，比如有防水要求的結(jié)構(gòu)板厚度不應(yīng)小于250mm厚，有防水要求部位應(yīng)采用防水混凝土。

3建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1嵌固端設(shè)計(jì)

在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)合理選擇上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算地下結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，并按設(shè)計(jì)規(guī)范要求合理控制地下與地上一層的抗側(cè)剛度比，一般不小于2。

在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算地下室抗側(cè)剛度時(shí)，還應(yīng)綜合分析地上結(jié)構(gòu)范圍外的地下室相關(guān)部位，即地上結(jié)構(gòu)3跨范圍內(nèi)的地下室結(jié)構(gòu)，具體范圍應(yīng)控制在地上結(jié)構(gòu)延伸20m以內(nèi)。另外，當(dāng)?shù)叵率翼敯褰Y(jié)構(gòu)不能作為嵌固端或上部結(jié)構(gòu)和地下室結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度不能滿足嵌固端的設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)將嵌固端延伸至基礎(chǔ)頂。

3.2 頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室頂板結(jié)構(gòu)作為地下室與上部結(jié)構(gòu)的連接部位，必須保證其質(zhì)量和安全，才能保證地下室與上部結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。結(jié)構(gòu)工程師需要提高地下室結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，重視屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。另外，屋頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮綠化、防火、抗震、人防等因素。在地下室屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，為保證綠化景觀設(shè)置和排水的實(shí)際需要，屋面覆土厚度一般按1.2～1.5m設(shè)計(jì)，還需考慮防水、抗?jié)B的要求，故屋面厚度不宜小于250mm。屋面設(shè)計(jì)除了滿足凈高、強(qiáng)度計(jì)算和裂縫寬度限制的要求外，還應(yīng)注意結(jié)構(gòu)材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)非荷載裂縫。建筑工程中在地下室頂板設(shè)置消防通道時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮消防車的荷載。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，可按等效均布荷載進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析，確保荷載設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。當(dāng)建筑工程上部結(jié)構(gòu)以地下室頂板為嵌固端時(shí)，地下室頂板需采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，并對(duì)頂板厚度、配筋率等規(guī)范提出了具體要求。地下室頂板用于人防時(shí)，還應(yīng)考慮常人防荷載的組合?？梢?jiàn)，結(jié)構(gòu)工程師在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合分析各種因素，防止設(shè)計(jì)漏洞，提高整體設(shè)計(jì)水平。

3.3外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室外墻設(shè)計(jì)受多種荷載作用，如室外地面荷載、側(cè)向土壓力、水壓、上部豎向荷載和自重等，這些荷載將影響地下室外墻的厚度和配筋。在外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合考慮一些與內(nèi)力有關(guān)的因素，做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定。例如，由墻背各層土性決定的土壓力系數(shù)是計(jì)算參數(shù)的關(guān)鍵。選擇合適的計(jì)算簡(jiǎn)圖，根據(jù)協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以保證整體結(jié)構(gòu)的安全性，提高外墻結(jié)構(gòu)的耐久性。擋土墻一般可用于外墻設(shè)計(jì)。借助于邊界條件可以簡(jiǎn)化。根據(jù)相對(duì)剛度比，確定外墻的支承條件（鉸接、固定端和自由端），得到符合實(shí)際情況的計(jì)算簡(jiǎn)圖。當(dāng)扶壁柱截面尺寸較大或與外墻垂直方向由鋼筋混凝土隔墻連接時(shí)，可采用雙向板進(jìn)行配筋計(jì)算。相應(yīng)的扶壁柱和內(nèi)隔墻必須與此同時(shí)設(shè)計(jì)，其他外墻的配筋可按豎向單向板計(jì)算。計(jì)算模型簡(jiǎn)化為固定端約束外墻底板，其厚度和配筋應(yīng)與相鄰?fù)鈮Φ撞繌澗叵嗥ヅ洌淇箯澇休d力不應(yīng)小于外墻。此外，正確選擇計(jì)算圖時(shí)應(yīng)注意靠近地下坡道的外墻、樓梯間洞口的外墻等特殊部位。此外，在外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)地下室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理確定最小配筋率和保護(hù)層厚度。

結(jié)束語(yǔ)

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，積極總結(jié)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確計(jì)算地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，不斷優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性，為工程項(xiàng)目的建設(shè)創(chuàng)造良好的前景，促進(jìn)我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的全面提高。

參考文獻(xiàn)

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