結(jié)構(gòu)設(shè)計在某工程地下室之探討

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計在某工程地下室之探討 【摘要】本文結(jié)合筆者實際經(jīng)歷，就某工程的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計展開分析和論述。 【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；地下室；抗浮設(shè)計 1引言 隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，城市建筑如雨后春筍般拔地而起，由于高層建筑越來越多，地下的結(jié)構(gòu)設(shè)計就顯得尤為重要了，一般均設(shè)有一層或多層地下室，而由于地下室的特殊位置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計是較復(fù)雜的設(shè)計問題，如基礎(chǔ)與地基的相互作用、上部結(jié)構(gòu)剛度對地基基礎(chǔ)的影響程度等。鑒于地下室的復(fù)雜設(shè)計因素，這要求我們設(shè)計人員在進行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)把握安全可靠、經(jīng)濟合理的協(xié)調(diào)原則，從技術(shù)以及經(jīng)濟方面去深入研究地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)問題。 2工程概況 某住宅小區(qū)地上為18層的鋼筋混凝

2、土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下為1層結(jié)構(gòu)，主要用途是停車庫。建筑高度為54m，建筑設(shè)計使用年限為50年。該工程采用預(yù)應(yīng)力管樁，以強風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖為持力層，單樁承載力特征值1800kn，底板采用平板式筏，抗浮水頭5m。建筑抗震設(shè)計類別為丙類，工程所處地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g?？蚣芎图袅Φ目拐鸬燃壘鶠槿墸渲锌蛑е?、框支梁為二級。裙樓結(jié)構(gòu)部分的抗震等級與主體結(jié)構(gòu)相同，應(yīng)為二級。地下室在平時主要作為停車庫，戰(zhàn)時則作為人防工程，人防等級設(shè)計為六級。 3上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的確定以及地震作用計算 上部結(jié)構(gòu)嵌固部位如何合理地選取很關(guān)鍵，這往往影響著計算模型的計算分析。例如，對于

3、大底盤的地下室來說，其上部結(jié)構(gòu)為十幾棟的塔樓，在選取上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時若將其取在基礎(chǔ)頂面，則上部十幾棟塔樓相應(yīng)地下室結(jié)構(gòu)都必須按多塔來進行建模計算分析，這顯然不現(xiàn)實。若將上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位選取在地下室頂板，這十幾棟塔樓的地下室都將作為一個整體進行單獨計算，這顯然符合實際要求。 為了使地下室頂板能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，就必須在進行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時使其滿足作為嵌固部位的要求。因此，本工程的地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定進行了以下結(jié)構(gòu)設(shè)計： 1）本工程為人防地下室，地下室的頂板未布置大洞口；同時地下室頂板采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，頂板厚度取為250mm滿足規(guī)范規(guī)

4、定不宜少于180mm的要求；樓板混凝土強度等級選用c30，采用雙層雙向鋼筋配置方式，而且保證每層每個方向的配筋率大于0.25%。這些確保了本工程的地下室頂板具有足夠的強度來作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，同時確保了具有足夠的剛度來傳遞上部結(jié)構(gòu)的力到地下室構(gòu)件上。 2）地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，其樓層的側(cè)向剛度不宜少于相鄰上部樓層的側(cè)向剛度的2倍。本工程的地下室進行初步設(shè)計時，為了滿足這要求，采用剪切剛度比來進行設(shè)計，在進行本工程的地下室剛度設(shè)計時，采用satwe軟件對側(cè)向剛度比值進行了調(diào)整，從而得到了滿足規(guī)范要求的地下室結(jié)構(gòu)與相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度比值，經(jīng)計算剪切剛度比為0.2985 3）地下室頂

5、板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，其抗震等級的選取以及抗震構(gòu)造措施的采取是決定地下室構(gòu)件計算是否正確的關(guān)鍵。按照規(guī)范要求，本工程的地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下室一層的抗震等級按照上部結(jié)構(gòu)的采用，即采取三級抗震。 4地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1地下室基礎(chǔ)設(shè)計 根據(jù)本工程地質(zhì)報告的情況，本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，持力層為強風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖，500mm直徑管樁單樁承載力特征值1800kn，巖層承載力較高，可滿足沉降的要求。 4.2地下室頂板設(shè)計 本工程地下室頂板上設(shè)計了園林景觀，需覆土0.5m，同時考慮到設(shè)備管線的高度及其保護土層厚度，最后確定覆土厚度為1.1m。 1）主樓室內(nèi)部分地下室頂板設(shè)計 主樓室

6、內(nèi)部分的地下室頂板適宜考慮施工階段的承載力驗算，因此考慮施工荷載后樓板荷載取為5kn/m2。 2）園林景觀頂板設(shè)計 園林景觀部分除考慮覆土的重量外，尚需考慮景觀、道路及附屬設(shè)施的荷載；本工程景觀部分荷載取值為4kn/m2，消防車道部分荷載較大，按照規(guī)范的要求應(yīng)為35kn/m2，但考慮到本工程地下室頂板上有1.1m的覆土，荷載經(jīng)過擴散后實際傳導(dǎo)到梁板上的荷載已大大減小，經(jīng)計算擴散后消防荷載取值可按20kn/m2考慮。 3）人防地下室的荷載取值 由地下室一層為人防地下室，所以對于本工程中的露天頂板要考慮到爆動荷載影響，但鑒于人防地下室頂板的爆動等效荷載要比消防車作用的板面等效荷載大，因此人防地下室

7、頂板的荷載按照六級人防頂板的等效荷載考慮，取750kn/m2，但在設(shè)計中不同時考慮這兩種荷載的組合，僅需按人防爆動等效荷載進行地下室頂板計算。 4.3地下室側(cè)壁設(shè)計 1）進行地下室側(cè)壁設(shè)計時，側(cè)壁主要考慮的荷載有：結(jié)構(gòu)自重、地面堆載及活載、防核爆等效靜荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力等，由于側(cè)壁受有多種荷載共同作用，受力較為復(fù)雜。 2）側(cè)壁的構(gòu)造要求是，在與土壤接觸的側(cè)壁混凝土保護層取為40mm，地下室內(nèi)部的混凝土則取為15mm。把地下室側(cè)壁的水平鋼筋配置在外側(cè)，而豎向鋼筋配置在側(cè)壁內(nèi)側(cè)。為了有效控制本地下室的側(cè)壁混凝土開裂，混凝土強度等級并不宜取得高，以減小混凝土的收縮應(yīng)力，工程混凝土強度等級取為c30。同時，本工程還設(shè)置了多道后澆帶，有效的減小了地下室混凝土開裂。 4.4地下室底板設(shè)計 1）地下室底板主要以抗?jié)B和抗浮計算為主，地下水位按50年一遇考