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建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析:關(guān)于建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究

摘要：本文首先分析了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)，再從地下室結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、保護(hù)層設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并舉出具體實(shí)例來加以說明，以資同行參考佐證。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；研究

1 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要存在的問題

地下室工程牽涉到的專業(yè)領(lǐng)域非常廣、專業(yè)知識(shí)相對(duì)復(fù)雜。在對(duì)建筑工程的地下室進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考量到使用功能、防火功能、人防需要，還要顧及到管道、通風(fēng)、攤水、采光等各個(gè)專業(yè)的相互聯(lián)系配合。對(duì)于擁有大底盤的建筑群體來說，一般來講，在塔樓部分的使用時(shí)期，基本不會(huì)發(fā)生抗浮問題。但是地下室以及裙房部位卻會(huì)有抗浮不能滿足實(shí)際要求的毛病。其設(shè)計(jì)上的主要問題表現(xiàn)在：

1.1 結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計(jì)。

1.2 抗震設(shè)計(jì)。

1.3 地下室抗?jié)B、抗浮設(shè)計(jì)。

1.4 地下室的結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)。

1.5 外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注重的問題分析

2.1 抗震設(shè)計(jì)

通常來講，地下室的抗震設(shè)計(jì)常遇到的問題有。一般來講地下室抗震設(shè)計(jì)中較為常見的問題為：在多層建筑中，地下室的埋深不夠。房屋的層數(shù)加上地下室在內(nèi)已經(jīng)達(dá)到八層，層數(shù)與高度都已經(jīng)超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。地下室的頂板是上段結(jié)構(gòu)嵌固。地下室的抗震等級(jí)應(yīng)當(dāng)和地上部分相同。若地上結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)是二級(jí)，則地下部分的抗震等級(jí)也應(yīng)當(dāng)是二級(jí)。

2.2 抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)

如果是在地下水位淺，或者在雨水相對(duì)較多的地區(qū)進(jìn)行施工，那么，對(duì)于地下室層數(shù)為一到二層的建筑來講，常規(guī)都要考慮到使用階段的抗浮問題。純地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗?jié)B抗浮不符合要求的情況出現(xiàn)。均對(duì)這種實(shí)際情況，應(yīng)當(dāng)采取下面的幾個(gè)措施來應(yīng)對(duì)：

2.2.1 在設(shè)計(jì)條件允許的前提下，盡可能地提高基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高，這樣可以起到降低抗浮設(shè)防水位的目的。高層建筑基礎(chǔ)底板應(yīng)當(dāng)應(yīng)用梁板筏板基礎(chǔ)或者是平板閥板基礎(chǔ)。

2.2.2 倡導(dǎo)應(yīng)用無梁樓蓋與寬扁梁。常規(guī)寬扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中間。寬扁梁可以有效降低地下部分高度。這樣，在降低抗浮水位上就占有一定的優(yōu)勢(shì)。

2.2.3 強(qiáng)化抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)的另一個(gè)有效辦法是增大地下室自重。這個(gè)辦法大體有三種情況：其一是基板加載，其二是邊墻加載，其三是地下室的頂板加載。這種辦法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)與施工都相對(duì)簡(jiǎn)單。但是不足之處在于當(dāng)建筑物需要抵擋較大的浮力時(shí)，因?yàn)榛炷梁拖嚓P(guān)的增重材料需求量太大，而使施工費(fèi)用增加。

2.2.4 設(shè)抗拔樁。此辦法是抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)加很常用的方法之一。抗拔均一般情況都要嵌入到埋藏淺嵌入堅(jiān)硬的基巖之內(nèi)。因?yàn)槭苁┕l件和造價(jià)因素的制約，抗拔樁入巖一般不深，這就需要施工過程中對(duì)樁端進(jìn)行灌漿處理。若上覆土層厚度太大，抗拔樁進(jìn)不到基巖處，那就需要在樁下部設(shè)擴(kuò)大頭，提高抗拔樁的抗拔能力。

2.3 結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的處理辦法

因建筑總體設(shè)計(jì)要求，地下室的結(jié)構(gòu)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)超長(zhǎng)現(xiàn)象。很多情況都會(huì)超過40～60m。雖然在溫度影響的角度來看，地下室受的影響相對(duì)來講較小，但是周邊環(huán)境對(duì)于地下室的約束力較大，所以應(yīng)當(dāng)采取有效的防止裂縫設(shè)計(jì)。當(dāng)下較為成功的做法有下面數(shù)種。

2.3.1 安設(shè)伸縮后澆帶。普通伸縮后澆帶一般寬度在八十至一百公分，鋼筋不被切斷。而對(duì)平面尺寸超長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置斷開鋼筋的后澆帶。其寬度應(yīng)按搭接鋼筋需要的最低尺寸同操作空間的實(shí)際情況確定。

2.3.2 除了伸縮后澆帶以外的其它措施，包括：①把微膨脹劑摻到混凝土內(nèi)。②超過六十米的地下室結(jié)構(gòu)安設(shè)膨脹加強(qiáng)帶。③采取相應(yīng)辦法提升鋼筋混凝土抗拉力。目前，在實(shí)際工作中，已經(jīng)建成的多個(gè)建筑，在應(yīng)用上邊所講的辦法，并進(jìn)行合理施工的前提下。其應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的能力已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)規(guī)范上要求數(shù)值。

2.4 地下室外墻部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于地下室外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)放在土、水壓力的計(jì)算上。在設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)該注意下面的幾點(diǎn)要求。

2.4.1 承載能力。地下室的外墻所要承受的壓力來自水平和垂直兩個(gè)方向。水平承載力包括地面荷載和側(cè)面的土壓力荷載。而垂直承載包括地下室以及上部樓蓋傳重和本身自重。實(shí)際上的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，風(fēng)荷載與垂直承載一般起不到控制作用。墻體的配筋主要是受垂直墻面水平承載產(chǎn)生的彎矩所控制。要按照墻板彎曲計(jì)算配筋。

2.4.2 靜止土的壓力數(shù)值。這在實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)做具體的實(shí)驗(yàn)來確定，如果沒有實(shí)驗(yàn)條件，那么應(yīng)把砂土系數(shù)值取在0.34至0.45之間，把粘性土系數(shù)值取在0.5至0.7之間。

2.4.3 外墻配筋計(jì)算辦法。關(guān)于帶扶壁柱外墻，不按扶壁柱尺寸計(jì)算，而是按雙向板對(duì)配筋進(jìn)行計(jì)算。由外墻和扶壁柱協(xié)調(diào)變形的機(jī)理，此設(shè)計(jì)會(huì)使外墻垂直配筋少、扶壁柱配筋不足，而外墻水平布筋產(chǎn)生富余。故而求地下室外墻配筋數(shù)量時(shí)，按雙向板求取配筋的辦法為宜。

3 工程舉例

3.1 工程概況：工程場(chǎng)地部分略帶斜坡，此外基本平整。地上18層鋼筋混凝土框架，地下一層停車庫、人防地下室。總高度54m。持力強(qiáng)為強(qiáng)風(fēng)化巖或者中風(fēng)化巖。抗震設(shè)計(jì)：丙類。

3.2 此地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。

①地下室頂板不置大洞口；頂板采取現(xiàn)澆梁板的結(jié)構(gòu)，厚度25cm；樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，雙向雙層鋼筋配置。保證單方向配筋率超過0.25%。

②本工程地下室頂板是地面以上結(jié)構(gòu)部位的嵌固部分，抗震等級(jí)與上部相同，采用三級(jí)抗震。

③用預(yù)應(yīng)力管樁作為基礎(chǔ)，直徑500的管樁，其單樁承載力數(shù)值1850kN。

④主樓的室內(nèi)地下室部分頂板適宜承載力，考慮施工后荷載后，取5kN每平方。

⑤此地下室用途之一是作為人防工程，故對(duì)本工程露天頂板需考慮到爆動(dòng)荷載壓力的影響，因此地下室頂板荷載按人防六級(jí)考慮，取值750kN每平米。

⑥在和土壤相接處的側(cè)壁保護(hù)層厚度取4cm，室內(nèi)混凝土取1.5cm。地下室側(cè)面水平配筋在外圍，垂直配筋在內(nèi)部。

⑦本工程的地下室之底板要以抗?jié)B抗浮的計(jì)算為主要工作。把地下水位的高度考慮在50年一遇的級(jí)別，抗?jié)B級(jí)別設(shè)為P6，抗浮水頭級(jí)別設(shè)為5.1m。

地下室底板用無梁樓蓋計(jì)算辦法，計(jì)算得出底板厚度60cm。

⑧地下室抗浮設(shè)計(jì)、驗(yàn)算。地下室應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算出地下的水壓超沒超過地下室恒載。取恒載分項(xiàng)的系數(shù)設(shè)為0.9，水壓分項(xiàng)系數(shù)設(shè)為1.0。如恒載能力達(dá)不到地下室抗浮需求，就要應(yīng)用到抗拔樁進(jìn)行加強(qiáng)浮力抵抗的工作。

4 結(jié)束語

作為建筑工程整體結(jié)構(gòu)的有機(jī)組成部分，地下室建筑質(zhì)量的高低對(duì)建筑整體的穩(wěn)固性有很大影響。在一些高層的建筑中，地下工程造價(jià)甚或超過地上工程造價(jià)。因?yàn)槲恢锰厥猓浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能不引起我們的重視。設(shè)計(jì)上要考慮的問題很多，鑒于問題的復(fù)雜性，在這里，我們的設(shè)計(jì)人員就要把握住質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)的兩個(gè)大原則，在技術(shù)層面去研究解決地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題。

建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析:建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

摘要：地下室是確保高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要措施之一，加強(qiáng)對(duì)高層建筑地下室的設(shè)計(jì)，不僅僅有助于充分利用建筑空間，很大程度的降低工程整體的造價(jià)，也可以很大程度的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性。在建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要綜合分析整體建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，綜合考慮到建筑的防火，防震，通風(fēng)，采光等各個(gè)方面的的因素，在滿足建筑基本功能的的前提下，做出創(chuàng)意設(shè)計(jì)，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。本文對(duì)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作出了分析探討。

關(guān)鍵詞：建筑；地下室；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

近些年來，在城市建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)伴隨著各種功能的地下室或者是地下車庫，很多高層建筑為了充分利用建筑空間，將一些設(shè)備或者是消防池等設(shè)置在地下室，不僅僅更大程度的利用了建筑空間，節(jié)省了相關(guān)的成本費(fèi)用，更大大深埋了地基，加強(qiáng)了整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了建筑的抗震性能，確保了建筑的安全性，同時(shí)，也使得整個(gè)地下室的功能得到了最大程度的挖掘，避免了建筑價(jià)值的浪費(fèi)。在城市用地越發(fā)緊張的今天，加強(qiáng)對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得地下室最大程度的發(fā)揮出其功能，對(duì)整個(gè)城市化進(jìn)程有著十分重要的意義。

一、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長(zhǎng)度超過設(shè)計(jì)規(guī)定的長(zhǎng)度時(shí)，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因?yàn)樵O(shè)置變形縫會(huì)使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。

設(shè)計(jì)人員可以通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝土外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式，達(dá)到不設(shè)縫的目的。若地下室過長(zhǎng)，依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計(jì)時(shí)可合理地調(diào)整平面，通過分割地下室，用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設(shè)置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補(bǔ)救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若采光井位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)影響地下室的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能。

二、地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室外墻的設(shè)計(jì)是整個(gè)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的合理性有著十分重要的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)候，要綜合考慮到水，土壓力因素，并通過這些因素來驗(yàn)算外墻的抗裂性能。總體而言，要在綜合考慮多種因素的基礎(chǔ)上，從以下幾個(gè)方面做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

1、荷載

地下室外墻在整體的荷載中占據(jù)著重要地位，其承受的荷載總體而言分別有水平荷載和來自建筑主體和地下室樓蓋的傳重和自重的豎向荷載。地下室外墻水平的荷載一般都包括側(cè)向的土壓力，地下水側(cè)向壓力等。在地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，豎向荷載和地震等作用所產(chǎn)生的內(nèi)力一般而言不會(huì)起到控制的作用，在此過程中，要充分重視水平荷載，當(dāng)水平荷載垂直于墻面時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生彎矩，這對(duì)墻體的配筋有著十分重要的意義。

2、地下室外墻截面設(shè)計(jì)

土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗(yàn)確定。當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩(wěn)定的水壓力按永久荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)可取1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)宜取1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0；抗爆等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0。

3、地下室外墻的配筋計(jì)算

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，配筋的計(jì)算，對(duì)于帶扶壁柱的外墻，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，而是均按雙向板計(jì)算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進(jìn)行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)計(jì)將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。

三、 地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)

在地下室建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗浮設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)，地下水位的升降是整個(gè)抗浮設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，在具體的地下室抗浮設(shè)計(jì)時(shí)候，多會(huì)只是重視正常使用的極限狀態(tài)，卻很少關(guān)注洪水期和施工的具體過程，也因此出現(xiàn)了很多抗浮措施不完善，使得建筑局部出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p害了工程的整體質(zhì)量。在地下室的表面，一般都會(huì)有很多各種各樣的建筑體，而地下室的面積很大，形狀缺乏規(guī)則性，使得抗浮措施變得更為艱難，必須在細(xì)致考慮到多種因素的條件下，進(jìn)行科學(xué)處理。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足受力要求外，抗?jié)B也是其中一個(gè)重點(diǎn)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常帶裂縫工作，要達(dá)到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施：

1、補(bǔ)償收縮混凝土

在混凝土中摻微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時(shí)，即可控制裂縫；

2、膨脹帶

混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會(huì)完全補(bǔ)償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補(bǔ)償收縮混凝土帶可以實(shí)現(xiàn)混凝士連續(xù)澆注無縫施工；

3、后澆帶

后澆帶作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長(zhǎng)久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用；

4、提高鋼筋混凝土的抗拉能力

混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用；側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)置一道水平暗梁來抵抗拉力。當(dāng)然，在采取以上措施時(shí)，同時(shí)要注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。

四、地下室的抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)地下室設(shè)計(jì)最常見的問題，如果地下室的設(shè)計(jì)存在缺陷，就會(huì)對(duì)對(duì)整個(gè)高層建筑的抗震性能產(chǎn)生很大的影響。多層建筑中地下室的埋深必須大于地下室上地面總的高度，這樣才能不計(jì)算層數(shù)，總的高度才能夠從室外地面開始算。上部分結(jié)構(gòu)的墻柱應(yīng)該的地下室的墻柱結(jié)構(gòu)相一致。地下室的頂板板面標(biāo)高有變化的，如果形成錯(cuò)層，超過了梁高的范圍，則必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┨幚恚駝t將影響地下室的設(shè)計(jì)。地下室的設(shè)計(jì)規(guī)范指出，上部結(jié)構(gòu)的地下室的樓層的頂層，蓋應(yīng)當(dāng)用梁板的結(jié)構(gòu)。機(jī)構(gòu)計(jì)算應(yīng)向下，直到地下室的樓層或者樓板。

五、人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于人防的要求, 高層建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等級(jí)一般以五、六級(jí)居多。人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆動(dòng)荷載以及對(duì)輻射等方面的要求,二者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有較大區(qū)別, 主要體現(xiàn)在荷載及荷載組合、材料強(qiáng)度、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)造規(guī)定等方面。人防底板的荷載控制問題。人防地下室位于主體結(jié)構(gòu)部分時(shí),人防底板一般是平時(shí)荷載起控制作用；人防地下室位于純地下室部分時(shí), 當(dāng)僅有一層地下室且頂部有覆土?xí)r, 人防底板一般是戰(zhàn)時(shí)荷載起控制作用, 當(dāng)有兩層或兩層以上的地下室且頂部有覆土?xí)r, 人防底板一般是平時(shí)荷載起控制作用。

總之，建筑地下室的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的工作，涉及到的工序和領(lǐng)域較多，具有復(fù)雜性。因此，設(shè)計(jì)要堅(jiān)持在滿足基本功能的基礎(chǔ)上，做到安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理。既可以滿足高層建筑地基深埋的要求，也可以防止地下室的滲漏，有助于地下室功能的更好發(fā)揮。

建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析:建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

摘要：建筑工程地下室是整體建筑工程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)了什么不合理的地方，很容易就會(huì)給建筑工程帶來安全隱患。因此在建筑設(shè)計(jì)中，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意義重大。本文通過分析在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題，進(jìn)而提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；方案

引言

目前城市土地資源日益緊缺，建筑及城市交通有逐漸向地下發(fā)展的趨勢(shì)。隨著地下空間和建筑水平的不斷發(fā)展，地下結(jié)構(gòu)已向多層發(fā)展，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及防水等日益成為建筑工程界關(guān)注的重點(diǎn)。地下工程具有一定的難度，因?yàn)榈叵颅h(huán)境具有不穩(wěn)定性，位置和影響因素都比較多。如果在建筑和設(shè)計(jì)的過程中沒有注意到這些問題而疏忽大意，將會(huì)為建筑安全帶來巨大的隱患。

一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)概述

地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，在建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。對(duì)于具有大底盤地下室的高層建筑群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會(huì)存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經(jīng)常會(huì)有抗浮不滿足要求的問題。而且由于實(shí)際地下室抗浮設(shè)計(jì)中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對(duì)施工過程和洪水期重視不足，因而也會(huì)造成施工過程中由于抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞，加上地下室防水工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，涉及設(shè)計(jì)、施工、材料選擇等諸多方面因素，因此造成了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)繁多，一般來講概括起來為：（1）結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)；（2）抗震設(shè)計(jì)；（3）地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)；（4）外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

二、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題

1.1抗浮問題分析

針對(duì)地下室的抗浮問題，要設(shè)定科學(xué)合理的抗浮設(shè)防水位，根據(jù)具體的地下水水位要求進(jìn)行研究和實(shí)時(shí)勘查，采用平板式筏板基礎(chǔ)、增加地下室的重量、設(shè)置抗浮樁等方式方法去解決地下室的抗浮問題。

1.2不均勻沉降問題分析

地下室的不均勻沉降問題可以采用人工處理地基的方法去降低地基處理的程度，主體結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)部分采用整體基礎(chǔ)也能達(dá)到較小的最終沉降量，還能充分發(fā)揮不同基礎(chǔ)形式的作用和優(yōu)勢(shì)，有利于工作人員進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，確定最終的設(shè)計(jì)方法。

1.3地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)問題分析

地下室結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)問題在建設(shè)中時(shí)常遇到，要解決這類問題必須設(shè)置伸縮后澆帶或者采用低強(qiáng)度的等級(jí)混凝土、粉煤灰混凝土技術(shù)、設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶、適當(dāng)加大分布鋼筋配筋量等辦法去完善這類問題。

三、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案

3.1剪力墻下布樁

當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)為剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時(shí),剪力墻主要承受地震水平力,它也是承受豎向荷載的重要構(gòu)件,所以要沿著剪力墻全廠布樁,樁的中心線要和剪力墻的中心線重合,布置雙排樁時(shí),樁的承臺(tái)要具有足夠的剛度,并應(yīng)作承臺(tái)的抗彎和沖剪驗(yàn)算。

3.2樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

當(dāng)布樁僅按照豎向荷載作用進(jìn)行時(shí),要對(duì)彎矩作用下的承臺(tái)底部邊樁的反力進(jìn)行驗(yàn)算。尤其是框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)核心筒底部彎矩及剪力對(duì)基礎(chǔ)承載力的影響較大,不能遺漏。對(duì)于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結(jié)構(gòu)等彎矩較大的承臺(tái)底部樁基要驗(yàn)算其是否存在向上的抗拔力

3.3地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)

地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。實(shí)際在地下室抗浮設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮正常使用的極限狀態(tài)，而對(duì)施工過程和洪水期重視不足，因而會(huì)造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞。另外，在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建筑，由于地下室的面積較大、形狀又不規(guī)則，且地下室上方的局部沒有建筑，此類抗浮問題相對(duì)比較難以處理，須作細(xì)致分析后再進(jìn)行處理。地下室抗浮，是指設(shè)計(jì)考慮不利條件下，由于地下水設(shè)計(jì)水位高于地下室基礎(chǔ)底板，地下水在底板就會(huì)產(chǎn)生浮托力，如果這個(gè)浮托力大于地下室的自重，就可能導(dǎo)致地下室上浮變形，所以地下室的抗浮，不是指基礎(chǔ)底面土的隆起，雖然這有一定關(guān)系，但基坑底面隆起一般發(fā)生于基坑開挖過程中，屬于地基土變形的范疇。考慮抗浮問題必須通過計(jì)算，一般在作用于基礎(chǔ)底板的地下水浮托力大于地下室的自重時(shí)，應(yīng)該考慮抗浮設(shè)計(jì)，這與土類關(guān)系不大，主要受地下水位和地下室結(jié)構(gòu)荷載大小控制，當(dāng)然基礎(chǔ)底面地層屬于弱透水或隔水層，對(duì)抗浮設(shè)計(jì)是有利的。就目前而言，國內(nèi)抗浮設(shè)計(jì)主要采用抗拔樁或抗拔錨桿，其他抗浮結(jié)構(gòu)幾乎很少見，且抗拔樁或抗拔錨桿必須嵌入基礎(chǔ)底板才能起到阻止基礎(chǔ)上浮的目的。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足受力要求外，抗?jié)B也是其中一個(gè)重點(diǎn)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常帶裂縫工作，要達(dá)到抗?jié)B目的，可采取以下措施：（1）補(bǔ)償收縮混凝土。在混凝土中摻微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時(shí)，即可控制裂縫；（2）膨脹帶。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會(huì)完全補(bǔ)償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補(bǔ)償收縮混凝土帶可以實(shí)現(xiàn)混凝士連續(xù)澆注無縫施工；（3）后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長(zhǎng)久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用；（4）提高鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用；側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)置一道水平暗梁抵抗拉力。當(dāng)然，在采取以上措施時(shí)，同時(shí)要注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。

3.4外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室的外墻是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)按水、土壓力驗(yàn)算，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下要求：（1）荷載。地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結(jié)構(gòu)的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括地面荷載、側(cè)向土壓力和人防等效靜荷載。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；（2）靜止土壓力系數(shù)。靜止土壓力宜由試驗(yàn)確定，當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)，砂土可取0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7；（3）地下室外墻的配筋計(jì)算。地下室外墻的配筋計(jì)算。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，在外墻的配筋計(jì)算中，對(duì)于帶扶壁柱且柱截面尺寸較大時(shí)的外墻，應(yīng)按雙向板計(jì)算配筋,其余情況的外墻宜按豎向單向板計(jì)算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進(jìn)行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)計(jì)將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。因此，在計(jì)算地下室外墻的配筋時(shí)，對(duì)于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊，如高層建筑外框架柱之間，按雙向板計(jì)算配筋為宜，其余的宜按豎向單向板計(jì)算。對(duì)豎向荷載較小的外墻扶壁柱，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強(qiáng)。外墻的水平分布筋應(yīng)根據(jù)扶壁柱截面尺寸的大小，適當(dāng)?shù)嘏湟酝鈧?cè)附加短水平負(fù)筋加強(qiáng)，外墻轉(zhuǎn)角處也應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。地下室外墻計(jì)算時(shí)底部為固定支座（即底板作為外墻的嵌固端），側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩相等，底板的抗彎能力應(yīng)不小于側(cè)壁的抗彎能力，其厚度應(yīng)與配筋量相匹配。這種情況在地下車道中最為典型，車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板的抗彎能力應(yīng)不小于側(cè)壁底部的抗彎能力。

結(jié)束語

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，它需要深厚的理論基礎(chǔ)以及靈活的創(chuàng)新思維和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，才能把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，以合理的設(shè)計(jì)為前提，進(jìn)行全面考慮，才能夠避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問題，確保建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性能。

建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析:建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

【摘要】地下室是確保建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要措施之一，加強(qiáng)對(duì)建筑工程地下室的設(shè)計(jì)，不僅僅有助于充分利用建筑空間，很大程度的降低工程整體的造價(jià)，也可以很大程度的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性。但是，建筑工程地下室的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的工作，涉及到的工序和領(lǐng)域較多，具有復(fù)雜性。因此，設(shè)計(jì)要堅(jiān)持在滿足基本功能的基礎(chǔ)上，做到安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理。

【關(guān)鍵詞】建筑，地下室，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析

一、前言

近些年來，在城市建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)伴隨著各種功能的地下室或者是地下車庫，很多高層建筑為了充分利用建筑空間，將一些設(shè)備或者是消防池等設(shè)置在地下室，不僅僅更大程度的利用了建筑空間，節(jié)省了相關(guān)的成本費(fèi)用，更大大深埋了地基，加強(qiáng)了整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了建筑的抗震性能，確保了建筑的安全性，同時(shí)，也使得整個(gè)地下室的功能得到了最大程度的挖掘，避免了建筑價(jià)值的浪費(fèi)。在建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要綜合分析整體建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，綜合考慮到建筑的防火，防震，通風(fēng)，采光等各個(gè)方面的的因素，在滿足建筑基本功能的的前提下，做出創(chuàng)意設(shè)計(jì)，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。

二、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

地下室工程涉及到的專業(yè)領(lǐng)域非常廣泛、專業(yè)知識(shí)相對(duì)復(fù)雜。在對(duì)建筑工程的地下室進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要綜合考量到使用功能、防火功能、人防需要,還要顧及到管道、通風(fēng)、攤水、采光等各個(gè)專業(yè)的相互聯(lián)系配合。對(duì)于擁有大底盤的建筑群體來說,一般來講,在塔樓部分的使用時(shí)期,基本不會(huì)發(fā)生抗浮問題。但是地下室以及裙房部位卻會(huì)有抗浮不能滿足實(shí)際要求的毛病。

其設(shè)計(jì)上的主要問題表現(xiàn)在:

(1)結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計(jì)。

(2)抗震設(shè)計(jì)。

(3)地下室抗?jié)B、抗浮設(shè)計(jì)。

(4)地下室的結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)。

(5)外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

三、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要多個(gè)部門的共同配合，要堅(jiān)持在滿足基本的使用功能基礎(chǔ)上，綜合分析建筑的防火，抗震，設(shè)備用房，管道鋪設(shè)，排水通風(fēng)等多個(gè)方面因素，并促使多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域人員通力協(xié)作。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，可以選擇使用設(shè)計(jì)后澆帶或者是混泥土外加劑，也可以選擇地上設(shè)縫或者地下不設(shè)縫等方式，這些方式，都可以滿足不設(shè)縫的目的，在地下室的設(shè)計(jì)施工過程中，很容易出現(xiàn)地下室過長(zhǎng)的問題，這時(shí)候，僅僅依靠后澆帶的設(shè)計(jì)難以解決問題，可以再實(shí)地測(cè)量勘察的基礎(chǔ)上，將地下室平面做出科學(xué)的調(diào)整，并進(jìn)行嚴(yán)密分割，根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一些比較窄的通道，使得管道可以相連。為了讓接縫變得更少，且最大程度的減少接縫的受力，方便維修補(bǔ)救。可以將變形縫設(shè)計(jì)安裝在通道的外部。最后，要充分考慮采光井的位置，做出科學(xué)的采光設(shè)計(jì)。

四、地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室外墻的設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的合理性有著十分重要的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)候，要綜合考慮到水，土壓力因素，并通過這些因素來驗(yàn)算外墻的抗裂性能。總體而言，要在綜合考慮多種因素的基礎(chǔ)上，從以下幾個(gè)方面做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

(一)荷載

地下室外墻在整體的荷載中占據(jù)著重要地位，其承受的荷載總體而言分別有水平荷載和來自建筑主體和地下室樓蓋的傳重和自重的豎向荷載。地下室外墻水平的荷載一般都包括側(cè)向的土壓力，地下水側(cè)向壓力等。在地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，豎向荷載和地震等作用所產(chǎn)生的內(nèi)力一般而言不會(huì)起到控制的作用，在此過程中，要充分重視水平荷載，當(dāng)水平荷載垂直于墻面時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生彎矩，這對(duì)墻體的配筋有著十分重要的意義。

(二)地下室外墻截面設(shè)計(jì)

土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗(yàn)確定。當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩(wěn)定的水壓力按永久荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)可取1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)宜取1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0；抗爆等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0。

(三)地下室外墻的配筋計(jì)算

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，配筋的計(jì)算，對(duì)于帶扶壁柱的外墻，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，而是均按雙向板計(jì)算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進(jìn)行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)計(jì)將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。

五、抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)

1、抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)分析

如果是在地下水位淺,或者在雨水相對(duì)較多的地區(qū)進(jìn)行施工,那么,對(duì)于地下室層數(shù)為一到二層的建筑來講,常規(guī)都要考慮到使用階段的抗浮問題。純地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗?jié)B抗浮不符合要求的情況出現(xiàn)。均對(duì)這種實(shí)際情況,應(yīng)當(dāng)采取下面的幾個(gè)措施來應(yīng)對(duì):

(1)在設(shè)計(jì)條件允許的前提下 ,盡可能地提高基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高,這樣可以起到降低抗浮設(shè)防水位的目的。高層建筑基礎(chǔ)底板應(yīng)當(dāng)應(yīng)用梁板筏板基礎(chǔ)或者是平板閥板基礎(chǔ)。

(2)倡導(dǎo)應(yīng)用無梁樓蓋與寬扁梁。常規(guī)寬扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中間。寬扁梁可以有效降低地下部分高度。這樣,在降低抗浮水位上就占有一定的優(yōu)勢(shì)。

(3)強(qiáng)化抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)的另一個(gè)有效辦

法是增大地下室自重。這個(gè)辦法大體有三種情況:其一是基板加載,其二是邊墻加載,其三是地下室的頂板加載。這種辦法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)與施工都相對(duì)簡(jiǎn)單。但是不足之處在于當(dāng)建筑物需要抵擋較大的浮力時(shí),因?yàn)榛炷梁拖嚓P(guān)的增重材料需求量太大,而使施工費(fèi)用增加。

(4)設(shè)抗拔樁。此辦法是抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)加很常用的方法之一。抗拔均一般情況都要嵌入到埋藏淺嵌入堅(jiān)硬的基巖之內(nèi)。因?yàn)槭苁┕l件和造價(jià)因素的制約,抗拔樁入巖一般不深,這就需要施工過程中對(duì)樁端進(jìn)行灌漿處理。若上覆土層厚度太大,抗拔樁進(jìn)不到基巖處,那就需要在樁下部設(shè)擴(kuò)大頭,提高抗拔樁的抗拔能力。

2.地下室抗震設(shè)計(jì)問題

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)建筑工程的抗震性能有著十分重要的影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是否合理，不僅僅關(guān)系到整個(gè)高層建筑的工程造價(jià)，也會(huì)密切的關(guān)系到整個(gè)建筑的穩(wěn)定性和安全性，因此，在進(jìn)行高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要嚴(yán)格把握施工圖紙的審核要點(diǎn)，地下室整體結(jié)構(gòu)埋置的深度一般都要大于地面建筑的高度，同時(shí)，總體的建筑高度要從地下室外部的地面開始算。地下室的墻柱同地面建筑主體的墻柱設(shè)計(jì)之時(shí)，要通過科學(xué)的處理，保持協(xié)調(diào)一致。

3. 人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于人防的要求, 高層建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等級(jí)一般以五、六級(jí)居多。人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆動(dòng)荷載以及對(duì)輻射等方面的要求,二者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有較大區(qū)別, 主要體現(xiàn)在荷載及荷載組合、材料強(qiáng)度、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)造規(guī)定等方面。人防底板的荷載控制問題。人防地下室位于主體結(jié)構(gòu)部分時(shí),人防底板一般是平時(shí)荷載起控制作用；人防地下室位于純地下室部分時(shí), 當(dāng)僅有一層地下室且頂部有覆土?xí)r, 人防底板一般是戰(zhàn)時(shí)荷載起控制作用, 當(dāng)有兩層或兩層以上的地下室且頂部有覆土?xí)r, 人防底板一般是平時(shí)荷載起控制作用。

六、結(jié)束語

總之，加強(qiáng)對(duì)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，可以不斷的提高建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，保證整個(gè)建筑工程的安全性和可靠性。