关于高层建筑地下室结构设计关键环节的讨论
【摘 要】现代城市化进程不断加快,大量人口涌向城市。为了解决城市发展的需要,大量的高层建筑拔地而起。其中,地下室发挥着地下车库、人防战时应急、设备用房等用途,重要性不言而喻。而考虑到地下室结构所处的环境及涉及的专业繁多,结构设计人员在进行结构设计时需要考虑的因素以及需协调的专业较多,因此必须不断学习、总结,掌握地下室结构设计的要点。本文作者结合多年工作实践,对地下室结构平面设计、外墙、顶板、底板及基础结构设计、抗浮抗渗设计各环节进行了介绍,以期能对同仁有所帮助。
【关键词】高层建筑;地下结构;结构设计
随着城市化进程的不断加快,有限的城市范围内大量的建筑需求促进了高层建筑的发展,相应的地下室建设规模也不断增大。地下室发挥着地下车库、人防战时应急、设备用房等作用,结构设计人员在进行结构设计时需要考虑的因素以及需协调的专业较多,因此必须不断学习、总结,掌握地下室结构设计的要点。
本文作者结合多年工作实践,对地下室结构平面设计、外墙、顶板、底板及基础结构设计、抗浮抗渗设计各环节进行了介绍,以期能对同仁有所帮助。
1 地下室结构平面设计
由于地下室常为高层建筑的设备用房所在处,且地下室部分区域还需按照人防要求设计,因此需要综合考虑水、电、通风等各专业的要求。此外,考虑到地下室的防水抗渗要求,设计人员应当尽量减少地下室结构的设缝数量。例如地下室的长度超过设计规定的长度时,需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝,因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。
设计过程中,可借助混凝土外加剂、设置后浇带或上部结构设缝等方式减少地下室结构的设缝数量。对于设计长度超过规定值而需设置变形缝的结构,应优先采用设置后浇带的方式加以避免,若无法实现则可将地下室从平面上进行分割,让整个地下室变成几个由较窄通道连接而成的小地下室,这些通道不仅提供了变形缝的设置位置,而且满足了通行及管道连接的要求。此外,高层建筑地下室平面设计还应做好采光通风井的设置工作,如若设置不当可能会对结构的正常受力产生不利影响。例如在地下室外墙外侧设置井体,而井体不能与地下室顶板整体浇筑,因而整体性存在缺陷,从而导致地震作用或上部结构承受的风载无法有效地传递至外墙及地面。
2 地下室结构外墙设计
不同高层建筑地下室结构外墙的设计厚度及设计配筋不尽相同,尤其是外墙的设计配筋相差较大。根据本人的工程实践经验,通常情况下地下室外墙设计厚度亦取值为30-50cm,钢筋宜选用直径14-18mm的热轧螺纹钢,钢筋间距亦取200mm。考虑苏州地区地下水位相对较高,宜适当增加地下室外墙的厚度与配筋量。结构设计中,考虑外墙受力,要求其竖向钢筋配置相对较多,水平钢筋则多以不低于最小配筋率为准。需要注意的是最小配筋率仅仅是控制的下限值,而不是合理的配筋率,因此在设计过程中应对水平向配筋量作适当的增加。个人经验认为水平向配筋率应不低于0.25%-0.3%,否则容易导致外墙产生收缩裂缝,降低外墙防水能力。
此外,对于埋深较深的地下室结构,其常采用围护桩结合二道支撑的基坑支护方案。在浇筑地下室底板混凝土时,常选择在基坑底部二道支撑下部留置地下室外墙施工缝。施工缝以下部分这段外墙达到设计强度后,采用填料填实墙与围护桩间空隙,待基坑二道支撑拆除后,施工缝以下部分外墙及地下室底板即成为新的“二道支撑”,用以承担基坑周边土体的主动土压力。此时,考虑到地下室中间楼盖尚未浇筑,墙体处于悬挑状态,结构设计人员有必要对该段墙体的施工阶段不利悬挑受力状态进行验算。
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