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关于建筑地下室结构设计的分析

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 关于建筑地下室结构设计的分析 作者:汪玉华 来源:《建筑工程技术与设计》2015 年第 14 期 【摘要】建筑地下室设计是整个结构设计部分的重点,也是难点之一,作为设计师应该注 意积累地下室设计经验,准确把握设计要点,结合规范,全面考虑影响地下室结构设计的诸多 影响因素,以合理设计为前提,尽量降低建筑成本,最大限度保证建筑的安全性、适用性和耐 久性。本文作者结合多年的工作经验,对建筑地下室结构设*辛搜芯浚哂兄匾牟慰家 义。 【关键词】高层建筑;地下室设计;结构设计;基础设计 高层建筑地下结构设计是一个复杂的过程。高层建筑上部荷载大,基础埋深较深,地下室 与基础设计的合理与否直接影响高层建筑的正常使用与造价。因此,设计时既要满足功能要 求、安全可靠、经济合理,又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求,以保证其正常使用。高层 建筑地下室设计主要包括外墙、顶板、底板及基础、出入口坡道、楼梯等,如果是人防地下 室,还包括人防口部设计。这里单谈普通地下室。 一、地下室结构的组成 地下室的种类较多,按照不同的分类标准有不同的分类,其中按照使用功能有普通地下室 和防空地下室,按照顶板的标高划分有半地下室和全地下室,按照地下室结构材料的不同,又 有砖混结构和钢筋混凝土结构。 通常情况下,一个地下室主要由顶板、底板、外墙、门窗、采光井、楼(电)梯等几个部 分组成,顶板一般是采用预制混凝土板或现浇板,在设计顶板厚度时通常是按照首层荷载计算 结果确定;底板应高于地下水位高度,在无压力作用可能的情况下,可以按照一般的地面工程 进行处理,若底板高度低于地下水最高水位,须考虑到水的浮力荷载,采取一定的措施确保底 板有足够的强度、刚度、抗浮和抗渗透能力;地下室的外墙厚度按照一定的计算进行确定,通 常情况下,厚度为 250mm;门窗的设计一般是与地上建筑一致,若窗台在室外地面以下,还 应设置采光通风井;设置采光通风井时,每一个窗子均应有一个采光井[2];地下室的楼 (电)梯可与上部建筑结合设计,规模较小的地下室也可设置单跑楼梯,还须确保地下室安全 出口处无较高的建筑阻碍。 二、荷载 地下室结构荷载包括施工荷载、消防车荷载、顶板活荷载、上部建筑物自重、土压力、水 压力及地下室自重等。结构设计时依各工程的结构特点,根据规范要求进行荷载组合。地下室 各部位参与组合的荷载分别为:顶板:施工荷载、消防车荷载、顶板活荷载,顶板静荷载标准 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 值。侧墙:竖向,顶板传来的活荷载、静荷载标准值,上部建筑物自重标准值,外墙自重标准 值;横向,土压力、水压力。内承重墙(柱):顶板传来的活荷载、静荷载标准值,上部建筑 物自重,内承重墙自重标准值。基础:底板活荷载,上部建筑物自重标准值,顶板传来活荷 载,静荷载标准值,地下室墙身自重标准值,地下室面层自重标准值。 三、顶板 地下室顶板是高层建筑上部结构的一个水*约束支座,其刚度越大,对上部结构的约束作 用越好。因此,地下室顶板厚度不能太薄,一般不宜小于 160mm。根据《建筑抗震设计规 范》(GB 50011-2010),地下室顶板作为上部结构的嵌固端时,对楼板厚度、混凝土强度等 级、板配筋率、楼层侧向刚度等都有具体要求。规范还明确规定,作为上部结构嵌固部位的地 下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底 板,但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算,并应包括地下层。当出现以下情况时,地下室 顶板不应作为上部结构的嵌固部位:(1)顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层, 且未采取措施;(2)顶板为无梁楼盖。 四、外墙 地下室外墙计算时应进行弯矩调幅,底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)、考虑 荷载分项系数、有多层地下室时应按多跨连续计算,侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一 样,底板抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这类问题在地下车道中最为典型。 车道侧壁为悬臂构件,底板抗弯能力不应小于侧壁底部。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶 部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符。当顶板不在同一标高时,应注意外墙上 部支座水*力的传递问题。除垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁 柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外(此时框架柱尚应 考虑外墙传来的水*荷载作用验算),其余外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。地下室外墙应 进行裂缝宽度计算,裂缝宽度不得大于 0.2mm,且不得贯通。 五、底板 同外墙一样,底板除满足受力要求外,还要满足地下室抗渗、防水要求。因此,地下室底 板厚度、配筋不宜太小,底板厚度一般不宜小于 400mm,配筋率一般取 0.25%。桩筏箱型基 础、桩筏基础的地下室底板也是桩承台,还要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等要求。 六、抗浮、抗渗及控制措施 地下室结构设计中应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算,采用桩基 时应计算桩的抗拔承载力。板、覆土的自重对结构有利,计算强度时,荷载分项系数应取 1.0。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据,实际设计时往往只考虑正常使用极限状 态,对施工过程和洪水期重视不足,造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。实际中,同 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 一整体大面积地下室上往往建有多栋高层和低层建筑,局部上方可能没有建筑,而地下室面积 大,形状又不规则,抗浮问题相对比较难处理,须作细致分析。另外,斜坡道也应进行抗浮验 算,其与主体连接处应作处理。地下室结构设计除应满足受力要求外,抗渗也是其中一个重 点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作,要达到抗渗目的,一般可采取以下措施:补偿收缩 混凝土。在混凝土中掺入微膨胀剂,以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值,当其差值大 于或等于混凝土的极限拉伸时,即可控制裂缝


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