高层建筑地下室结构的设计关键点分析 石春辉

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:石春辉
[导读] 摘要:随着我国建筑工程的发展进步,大量的高层建筑开始新建电梯设备备用房等功能性建筑,地下室作为整个建筑的附属结构,停车场,其不光保证了高层建筑空间的设计合理性,还解决了功能型设备房屋建筑占地的问题。
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        摘要:随着我国建筑工程的发展进步,大量的高层建筑开始新建电梯设备备用房等功能性建筑,地下室作为整个建筑的附属结构,停车场,其不光保证了高层建筑空间的设计合理性,还解决了功能型设备房屋建筑占地的问题。
        关键词:高层建筑;地下室结构;设计
        1高层建筑地下室结构设计中的常见问题
        1.1基础底板
        基础底板是高层建筑的基础,承受上部结构顶板、内承重墙柱和挡土侧壁荷载是基础底板最重要的作用。地下室底板还有一个作用是防水抗渗。在设计底板时最常见的问题有两种:一种是面积和刚度不足造成地基的承载能力不足,导致不均匀沉降和侧移;第二种是底板厚度不够造成开裂渗水,导致地下室漏水潮湿。综上所述,在进行底板设计时需要进行严格精密的计算。
        1.2地下室外墙
        挡土、防水抗渗、将地下室围成一个封闭的空间是地下室外墙的主要作用,在地下室外墙的设计环节上尤为重要。地下室外墙承受着上部结构的纵向压力、水平方向土的压力以及地下水的压力。在计算外墙的承受内力时,需要综合考虑每个方向的荷载值。
        1.3地下室顶板
        地下室顶板将高层建筑承受的水平荷载传递给大地,所以地下室顶板的设计不但要符合受力要求,而且要满足防水防漏的要求以及施工堆载的需要,地下室顶板在刚度和厚度上都有很高的要求。
        2高层建筑地下室结构设计的优化措施
        2.1地下室结构顶板部分
        地下室顶板部分是高层建筑上部结构的水平约束支座,顶板的刚度越大,对高层建筑上部结构的约束作用就越强,也就是说在设计地下室的顶板部分时,厚度不能过薄。一般情况下,高层民用建筑地下室顶板的厚度不宜小于160mm。
        2.2地下室结构的外墙部分
        在计算外墙参数时,应该进行抗弯计算,还要考虑多个方向的荷载值。在多层地下室设计中,要按照多跨连续计算的模型进行设计,必须确保侧壁的底部弯矩与相邻的底板弯矩维持同样大小,并且底板的抗弯能力不应小于侧壁。
        2.3地下室结构的底板部分
        底板是高层民用建筑地下室的基础部分,主要承受着上部结构、内承重墙以及挡土外墙等几个方面的荷载,并将荷载传递到地基,因此需要注意的是,地基的承载力必须满足设计的要求。底板要满足防水和房渗透的要求,因为地下室处于低洼地段,所以在设计上应该满足地下室的防水抗渗需求。底板的厚度要保证在合适范围内在厚度方面,底板一般为50cm,在配筋率方面一般也为0.25%。在标高变化处,要根据实际情况设置基础梁,基础梁的宽度应不小于底板的整体厚度,同时合理安排钢筋的数量,并且搭配抵抗底板支座弯矩的抗扭钢筋。
        3高层建筑地下室结构设计要点
        3.1地下室结构荷载设计
        在高层建筑地下室结构设计中,设计人员应严格遵守设计规范,充分考虑地下室结构的自重荷载、人防荷载、地面及土压力荷载和核爆荷载等多种因素,并结合高层建筑工程的实际情况,提高荷载组合设计的科学性。其中地下室顶板、基础及墙体是地下室结构荷载设计中的关键点,因此应准确设计地面建筑部分自重荷载值、地下室顶底板及各相关墙体部分的静荷载和核暴动荷载值,以确保地下室结构防控荷载组合设计科学合理。


        3.2地下室结构层高设计
        由于地下室部分的总体高度是由高层建筑整体结构设计确定,因此设计人员在设计地下室结构时主要是通过调整地下室层高来满足高层建筑工程在基坑支护和降水等方面的要求。因此设计人员应对地下室结构的层高进行合理的调节,在设计实践中可以通过科学设计地下室结构的柱网布局达到调节层高的目的。此外,设计人员也可通过采用宽扁梁式楼盖等地下室结构形式来实现降低层高的效果。此外,在地下室结构的层高设计中要综合相关专业需求及考虑工程造价等问题。
        3.3地下室结构顶板设计
        地下室顶板是结构设计中的关键点之一。由于高层建筑的地下室结构顶板是其地上部分的主要水平约束构件,因此为保证其约束的有效性,对地下室顶板刚度有较高要求。设计人员在设计地下室顶板结构时应根据人防设计规范要求,将顶板厚度控制在160mm以上。同时设计人员还应充分考虑地下室结构的抗震设计要求,合理控制顶板部分的侧向刚度、强度及配筋率等参数,并采用嵌固方式来提高顶板结构的稳固性。
        3.4地下室结构外墙设计
        外墙是高层建筑工程地下室的重要组成部分,也是地下室结构设计中的关键点之一。在设计地下室结构外墙时,设计人员应在外墙底部采用固定支座形式,对弯矩进行合理的调整,并充分考虑地下室外墙的荷载分项系数等因素,提高地下室结构连续多跨计算的准确性。同时地下室结构外墙应与底板部分的配筋率及厚度相适应,且其地板抗弯性能应比侧壁更强。此外,如果地下室结构的地面部分为楼梯间等无楼板支撑结构时,设计人员应对计算模型进行相应的调整,以保证外墙配筋设计能满足不同结构情况的需要。
        3.5地下室结构底板设计
        设计人员在设计地下室结构底板部分时,应准确分析底板的实际受力情况,并综合考虑地下室结构对底板在防水抗渗性能方面的要求。在设计实践中,设计人员应严格遵守设计规范,根据不同的基础形式由计算确定底板厚度。同时设计人员还应合理选择地下室底板的桩箱及桩筏基础形式,且应确保底板基础的剪切、抗弯、冲切及局部受压参数符合设计规范的要求。
        3.6地下室结构保护层设计
        保护层也是高层建筑工程中地下室结构的一个重要组成部分,因此设计人员应对保护层设计的重要性有充分的认识。设计人员应根据高层建筑工程及地下室结构特点合理选择混凝土强度等级,并科学确定保护层的厚度。一般来说,地下室垫层混凝土等级应在C15以上,且保护层厚度应达到100mm以上。如果高层建筑地基土为软土,设计人员应将保护层厚度增加到150mm以上。此外,为满足高层建筑地下室结构的防水设计要求,迎水面部分的钢筋保护层厚度应达到50mm以上。
        3.7地下室结构变形缝设计
        在高层建筑地下室结构设计中往往需要根据实际情况进行变形缝的设置。变形缝一般包括沉降缝、防震缝及伸缩缝等。其中设置沉降缝的主要目的是确保地下室结构整体沉降的均匀性,而设置伸缩缝的目的则是避免地下室结构出现温度裂缝等问题。而如果地下室结构采用的是不规则的竖向以及平面布局形式,设计人员可通过防震缝的合理设计来对结构单位进行划分,以达到提高地下室结构抗震能力的目的。如果地下室为多层结构,且其地上部分是多塔以及带裙房单塔等结构形式时,设计人员可利用防震缝将地下室与裙房部分分隔开,从而实现分散地震剪力的效果。设计人员在设计变形缝时要结合地下室结构的防震及防水要求,合理运用不同类型的变形缝,并结合后浇带等设计,从而全面提高地下室结构的设计质量。
        结束语:
        综上所述,随着现代建筑产业的不断发展,我国加强了高层建筑地下室结构的设计,加强其稳定性,安全性管理,也是提升建筑施工稳定性,优化其施工质量的关键,笔者整合了自身的施工建设管理经验,对促进搞成建筑地下室稳定设计提出了对应的设计分析,分析了其设计的科学性和合理性,保证其能够正常使用,推动其工程建设质量,希望能够为对应的建设施工单位提供对应的参考借鉴。
        参考文献:
        [1]顾明星. 高层建筑结构地下室和基础设计应注意的问题[J].魅力中国,2011(10):481-482.
        [2]金飞. 建筑工程地下室结构设计分析与探讨[J].中国住宅设施,2019(1):61-62.
        [3]杨丹. 论建筑工程地下室结构设计要点[J].住宅与房地产,2019(15):49.
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