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        高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設計若干問題

        2021-03-27 22:33:11陳秀玉
        家園·建筑與設計 2021年21期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設計

        陳秀玉

        摘要:隨著城市化進程的不斷推進,土地資源日益緊張,在有限的土地資源條件下,高層建筑已成為建筑業(yè)發(fā)展的主流,并逐步向地下擴展,超長地下室也是一種新的發(fā)展空間。由于高層建筑自身對地基的施工質(zhì)量有很高的要求,因此,作為一種功能性建筑,超長地下室不僅要承擔起正常的作用,還要承受從地面上傳來的壓力。因此,在超長地下室的結(jié)構(gòu)設計中,應提高平面、外墻、頂板等的質(zhì)量,提高抗震、抗?jié)B性,以確保其結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量,為以后的工程建設奠定良好的基礎。

        關(guān)鍵詞:超長地下室;結(jié)構(gòu)設計;存在的問題

        引言:現(xiàn)在的社會在飛速的發(fā)展,人民的生活水平也在不斷的提高,許多的高樓也在逐漸地增多,我國國土廣袤,土地資源十分的豐富,所以,對于建筑物來說,土地的利用是最好的,甚至有些項目,為了挖掘土地的潛力,對地下的土地進行了合理的開發(fā),當然,在開發(fā)的同時,也要將其充分地利用,許多建筑都會將超長地下室作為停車場,或者是后備房間,在進行高層建筑的設計時,其結(jié)構(gòu)的設計就顯得尤為重要。

        1.高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設計中存在的問題

        1.1超長地下室頂板設計存在的問題

        由于超長地下室采用的是高層建筑的橫向約束柱子,所以對其實際厚度有較嚴格的規(guī)定,一般情況下,超長地下室的樓頂厚度不超過16 cm,而用作人防的超長地下室,則要視具體情況而定。《建筑抗震設計規(guī)范》認為,超長地下室屋頂為高層建筑,其最大厚度為18 cm,并對其剛度、配筋率、樓面強度作了詳細的規(guī)定。根據(jù)以上關(guān)于超長地下室樓面的厚度要求,可以看出,在高層建筑中,超長地下室的高度和層數(shù)是受多種因素影響的。然而,在實際的超長地下室屋頂結(jié)構(gòu)設計中,并非每一種情況都要求將屋頂與高層建筑的頂部相嵌,例如,屋頂為無梁式樓蓋,或超長地下室的內(nèi)外屋頂高度超出了標準。

        1.2超長地下室抗震問題

        在高層建筑的設計中,建筑的抗震性能與設計有著直接的關(guān)系,所以在結(jié)構(gòu)設計中要充分考慮其抗震性能,以保證墻體與地面建筑之間的墻體協(xié)調(diào)。同時,對超長地下室的埋深也有要求,即:既要比地面高度更高,又需要考慮樓層的數(shù)量,在設計時,要以上層地板為基準。為了增強建筑物的抗震能力,必須按照工程的要求進行屋頂?shù)脑O計,如采用無梁式屋頂,則要對其進行更深層次的加固,以保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

        2.高層建筑超長地下室的設計優(yōu)化

        2.1結(jié)構(gòu)平面設計

        由于超長地下室工程涉及的專業(yè)太多,所以在對其進行方案設計時,必須綜合考慮防火、排水、通風、使用、人防要求以及各種管道和坑道的配合。為實現(xiàn)不設縫,在進行設計時,通常采取設后澆帶、適當添加混凝土、地面設縫、地下不設縫等措施。為了滿足管線連接的需要,設計者可以將超長地下室分隔開,用狹窄的通道將它們連接起來,同時在通道上布置一個變形縫,以減小接縫和減小應力。在建筑結(jié)構(gòu)設計中,必須合理地布置采光和通風井口,并且不能將外墻與屋頂整體相連,否則會對超長地下室的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響。

        2.2抗震設計

        在現(xiàn)代建筑設計中,超長地下室的結(jié)構(gòu)設計是一個十分關(guān)鍵的工作,它的抗震能力也受到了人們的普遍關(guān)注,尤其是在一些地方,它的抗震能力將會對整個建筑物的抗震性能產(chǎn)生很大的影響。為保證結(jié)構(gòu)的抗震性能達到預定目的,必須保證地基的深度足夠深,而在建筑物較高時,應盡量將地基埋設在較深處,以增強其抗震性能。另外,超長地下室的抗震能力與墻體的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等因素密切相關(guān),所以在設計時要結(jié)合實際情況,合理選擇墻體材質(zhì),采取適當?shù)募庸檀胧?,提高墻體的抗震性能。另外,由于超長地下室頂部與上層建筑之間的聯(lián)系密切,所以-1層的超長地下室結(jié)構(gòu)應該與上層結(jié)構(gòu)一樣,如果超長地下室沒有上層結(jié)構(gòu),則宜采用三級或四級地震;-2層及以下的超長地下室,結(jié)構(gòu)的抗震級別宜為三級或四級。

        2.3超長地下室抗浮、抗?jié)B設計

        在施工的時候,由于各種因素的影響,不可避免地會出現(xiàn)雨水和雨水的下滲現(xiàn)象,所以,如何進行地基的抗浮抗?jié)B設計,對于確保工程的安全和工程的安全起到了很大的作用。在抗浮工程中,應盡可能地提高基坑的設計標高,在不確定的條件下,應采取戶外地面的標高;抗浮力應超過1.05倍水浮力;在工程實際中,應采取抗拔樁、壓重或設抗拔樁;在施工條件允許的條件下,加大地基和樓面的高度。由于地基長度過大,或由于混凝土體積過大,所以在進行地基加固時,不僅要保證地基承載能力,還要考慮抗震性能,通??梢圆捎萌缦路椒ǎ海?)在地基上安裝后澆帶。后澆帶是當前較為常用的建筑結(jié)構(gòu),它的作用是解除混凝土的初期束縛;(2)采用補償收縮的砼。通過在水泥中添加 UEA或 HEA等膨脹物來抑制裂縫,使其膨脹系數(shù)與最終收縮量相對應,從而有效地抑制開裂,(3)增設膨脹區(qū)。由于膨脹性材料的膨脹性不能充分彌補初期的收縮,所以在工程中通常會采用膨脹性加固措施,(4)增強其抗拉性能。建議在邊墻上增設橫向鋼筋,在墻中間增設橫向暗梁抗拉。

        2.4外墻結(jié)構(gòu)設計

        在設計超長地下室時,必須采用多跨連續(xù)計算的模式,保證側(cè)墻的底彎矩與鄰近的底板彎矩保持一致,同時,底板的受彎承載力也不能比側(cè)墻小,兩者的配筋和厚度應該是一致的,這在地下道路上是很常見的。車道側(cè)墻為懸臂式結(jié)構(gòu),其整體抗彎曲性能不應比側(cè)墻下部小。在沒有樓板支持的情況下,如果在地面上有一個空洞,比如樓梯口,那么計算模型和鋼筋結(jié)構(gòu)應該更好地滿足實際的要求,如果車道與超長地下室的外墻相鄰,那么,車道的底板就在外墻的中間,應該更多地考慮到外墻對路面的作用,并保證兩者之間的彎矩平衡。在上述兩個實例中,由于墻體的支承狀況不同,其簡化模式也無法與常規(guī)墻體完全一致。在不同高度的情況下,要特別重視上外墻支撐的橫向受力。除了與外墻垂直的、由鋼筋混凝土內(nèi)隔墻連接的外墻板塊,和具有更大尺寸(如高層建筑外框柱子)的外墻扶壁柱(在此情形下,框架柱的計算應包括外立面的水平荷載),其他外立面應按縱向單向板來計算。對于垂直荷載(軸力)較低的外墻扶壁柱內(nèi)層,也要適當?shù)丶庸獭τ谕鈮M向布置筋,應根據(jù)扶壁柱橫截面的具體尺寸,對外部增加的橫向負筋進行適當?shù)恼{(diào)整,并在外墻的拐角上進行加固,并在墻體的拐角處進行加固,并考慮到墻體水平筋在實際受力情況下的最低配筋比例。對超長地下室外立面應作裂縫寬度的計算,其具體寬度不能大于0.2 mm,不可穿透。

        2.5頂板結(jié)構(gòu)設計

        在高層建筑的超長地下室,通常不應低于160 mm的樓板。若為人防超長地下室,其屋頂厚度應符合有關(guān)人防規(guī)范。在采用超長地下室頂板的情況下,為了保證高層住宅的上部結(jié)構(gòu)能夠有效的約束,必須保證超長地下室頂部的混凝土強度、樓板的厚度、樓板的橫向剛度等滿足相關(guān)的規(guī)范,并且超長地下室的層數(shù)應大于2層,并且在底層的樓頂采用梁板結(jié)構(gòu)。因此,高層住宅超長地下室的層數(shù)和地基深度都會受以上因素的影響。另外,在進行地基或樓面結(jié)構(gòu)的計算時,從上到下算,直到達到嵌固段的要求,如果不能滿足,就算到地基的頂部,而在剪力墻的下面,則要從地上算起。

        結(jié)束語

        高層建筑超長地下室的結(jié)構(gòu)設計是一個極其復雜的工作,它所涉及的問題還沒有很好地解決。在此基礎上,對我國高層建筑的超長地下室結(jié)構(gòu)設計進行了大量的總結(jié),對其進行了深入的分析和研究,提高了結(jié)構(gòu)的設計水平,確保安全、經(jīng)濟、合理地進行超長地下室的設計。

        參考文獻:

        [1]徐氫清.高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設計的若干問題[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2012(10)

        [2]張旭.高層建筑超長地下室結(jié)構(gòu)設計中常見問題分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2015(15)

        [3]張坤.對超長地下室結(jié)構(gòu)設計若干問題的探討[J].建筑工程技術(shù)與設計,2015(17).

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