淺談多塔樓下大型地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、    淺談多塔樓下大型地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討    繆洪文摘 要：隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模越來越同時(shí)為了利用地下空間，工程設(shè)計(jì)中往往會遇到多個(gè)塔樓乃至十個(gè)以上塔樓下的大型地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了一些特殊的設(shè)計(jì)要求。筆者依據(jù)多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了大型地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些處理方法和建議。關(guān)鍵詞：分塊搭接計(jì)算、包絡(luò)設(shè)計(jì)、嵌固端、抗震等級、后澆帶、沉降縫1 引言多塔樓下大型地下室規(guī)模大，超過計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算能力，需對地下室的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型作適當(dāng)?shù)奶幚?。地下室頂板通長作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，需采取有效措施滿足規(guī)范對嵌固端要求。多塔樓

2、下的大型地下室情況復(fù)雜，需按規(guī)范正確確定結(jié)構(gòu)的抗震等級，需正確合理對建筑物相關(guān)范圍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。多塔樓下的大型地下室，很多區(qū)域無上部主體結(jié)構(gòu)，同時(shí)地下室的平面尺寸大，需采取有效措施消除不均勻沉降以及地下室超長的不利影響。2 地下室結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析多塔樓下的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需對地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行單體計(jì)算及地下室整體分析計(jì)算，計(jì)算軟件可采用satwe等軟件。大型地下室建筑面積大，有的單層地下室的建筑面積就達(dá)10萬平方米，結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量多，對地下室整體分析會超過計(jì)算軟件的計(jì)算能力，整體分析計(jì)算時(shí)可對地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行分塊包絡(luò)計(jì)算，以適應(yīng)計(jì)算軟件的計(jì)算能力。分塊包絡(luò)計(jì)算中在各分塊交接處需進(jìn)行搭接計(jì)算，搭接范圍

3、為塊分界處向外延伸2跨，從而使計(jì)算模型與工程實(shí)際情況相符，保證了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析的可靠性。3 嵌固端的要求在設(shè)計(jì)中地下室頂板往往作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，此時(shí)地下室需滿足以下要求：（1）地下室的大部需可靠埋入地基土內(nèi)，建議地下室可靠埋入深度需大于60%。為了確保地下室埋入地基的可靠性，地下室外周回填土應(yīng)采用級配砂石、砂土或灰土，并應(yīng)分層夯實(shí)。（2）地下一層與相鄰上層的側(cè)向剛度比需大于2。地下室側(cè)向剛度計(jì)算時(shí)需帶入“相關(guān)范圍”的地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算?！跋嚓P(guān)范圍”取主樓周邊外圍12跨的地下室范圍。如計(jì)算不滿要求，可在地下室的“相關(guān)范圍”增設(shè)剪力墻來增加地下室側(cè)向剛度。（3）地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞

4、口，頂板厚度需不小于180mm,砼的強(qiáng)度等級不宜低于c30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%，地下一層墻、柱、梁的配筋需滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gb50011-2010第6.1.14條的相關(guān)要求。（4）確保嵌固端的樓板連續(xù)。設(shè)計(jì)中要避免地下室頂板有過大高差，高差需控制在1.2米范圍內(nèi)，并對高差部位采取加腋措施，確保水平力的可靠傳遞。對于場地高差較大處，可對地下室頂板采取結(jié)構(gòu)找坡來處理。地下室頂板高差處的加腋可參照下圖設(shè)計(jì)。4 地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級確定根據(jù)高層建筑砼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范jgj3-2010第3.9.5條以及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gb50011-2010第6.1.3條規(guī)定，地下室頂層作為上部

5、嵌固端時(shí)，地下一層相關(guān)范圍的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下的抗震措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應(yīng)低于四級；若嵌固端在地下室的中間層，則嵌固端下面一層的地下室相關(guān)范圍結(jié)構(gòu)的抗震等級按嵌固端層結(jié)構(gòu)采用；若嵌固端的位置在地下室的底層，則地下室相關(guān)范圍的抗震等級按上部結(jié)構(gòu)采用。地下室中超出相關(guān)范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級，8度、9度時(shí)不宜于三級。地下室“相關(guān)范圍”可取主樓周邊外圍2跨的地下室范圍。5 地下室的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)地下室設(shè)計(jì)時(shí)地下室“相關(guān)范圍”的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需按單體（需帶主樓以外的兩跨）計(jì)算以及地下室整體計(jì)算進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì),對地下室“相關(guān)范圍”以外的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

6、按地下室整體計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)。若地下室太大，需采用分塊搭接計(jì)算時(shí)，則地下室“相關(guān)范圍”以外的結(jié)構(gòu)構(gòu)件按地下室整體分塊搭接計(jì)算進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室的頂板、地下一層柱、梁、抗震墻需應(yīng)嚴(yán)格按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gb50011-2010第6.1.14進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)叵率业捻敯宀荒茏鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮地下室外圍填土側(cè)壓力對結(jié)構(gòu)的不利影響，并按實(shí)際嵌固端的位置作相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。6 消除不均勻沉降以及地下室超長的不利影響多塔樓下大型地下室的結(jié)構(gòu)平面尺寸大，地下室上部有的區(qū)域有主體結(jié)構(gòu)，屬于“重荷載”區(qū)，有的區(qū)域無主體結(jié)構(gòu)，屬于“輕荷載”區(qū)，荷載差異大，結(jié)構(gòu)超長，

7、必須采取有效措施解決不均勻沉降以及地下室超長的不利影響，以確保結(jié)構(gòu)安全。（1）消除不均勻沉降可采取以下措施：控制基底附加應(yīng)力，讓各部位的基底附加應(yīng)力相近。例如：對“重荷載”區(qū)采用筏板基礎(chǔ)，對“輕荷載”區(qū)采用柱下單獨(dú)基礎(chǔ)或條型基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)叵率倚枰蟹浪畷r(shí)，“輕荷載”區(qū)地面可采用抗水板做法，在“輕荷載”區(qū)抗水板下鋪設(shè)一定厚度的易壓縮材料，如泡沫聚苯板或干焦渣等，使之避免因柱基或條形梁基礎(chǔ)沉降時(shí)抗水板成為滿堂底板。地下室?guī)喜拷Y(jié)構(gòu)的“重荷載”區(qū)，由于荷載大，基礎(chǔ)采用樁基或復(fù)合地基，其余部位“輕荷載”區(qū)，采用天然地基；預(yù)留沉降差，地下室?guī)喜拷Y(jié)構(gòu)的“重荷載”區(qū)周邊留8001000mm寬的沉降后澆帶，沉降

8、后澆帶中的混凝土應(yīng)在兩側(cè)結(jié)構(gòu)單元沉降基本穩(wěn)定后再用高一級的微膨脹砼澆注，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。（2）消除地下室結(jié)構(gòu)超長的不利影響可采取下列措施：每隔30m40m設(shè)置8001000mm寬的貫通地下室頂板、底部及墻板的施工后澆帶，后澆帶的保留時(shí)間不少于45天，后澆帶采用比相應(yīng)結(jié)構(gòu)部位高一級的微膨脹混凝土澆筑。采用摻膨脹劑配置的補(bǔ)償收縮砼，并設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，膨脹加強(qiáng)帶寬為2000mm。加強(qiáng)墻體配筋，建議墻體的水平構(gòu)造鋼筋的配筋率不低于0.5%，鋼筋間距不大于150。砼的強(qiáng)度等級不宜過高，宜在c30c35的范圍內(nèi)選用。水泥應(yīng)優(yōu)先采用水化熱低的品種，如礦渣硅酸鹽水泥。摻加粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等摻合料，改善砼的黏塑性。加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)。7 結(jié)束語大型地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合性很強(qiáng)，設(shè)涉及到的內(nèi)容繁多而復(fù)雜，設(shè)計(jì)中要根據(jù)工程的實(shí)際情況并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一考慮。做到：（1）計(jì)算模型符合工程實(shí)際情況；（2）地下室頂板作為嵌固端時(shí)需采取措施以滿足規(guī)范的各項(xiàng)要求；（3）根據(jù)各塔樓情況、嵌固端的位置、地下室的區(qū)域等合理確定地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級；（4）對地下室“相關(guān)范圍”的結(jié)構(gòu)構(gòu)件按最不利情況采用包絡(luò)設(shè)計(jì)；（5）對各種不利情況采取針對性措施來消除不利影響，以確保結(jié)構(gòu)安全。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還涉及到人防、基礎(chǔ)抗浮、基礎(chǔ)防水、防腐等問題，本文只初淺談了一些問題，希望和結(jié)