[摘要]:目前,高层建筑的大力发展,已成为我国建筑工程建设中的重要组成部分,其工程品质必须予以高度重视,不容忽视。为满足结构安全及建筑功能需求,高层建筑一般都会设有地下室,且地下室的层数有不断增加的趋势,因此,加强对建筑地下室结构设计的研究,便成为当前建筑行业发展中的重要课题之一。只有把握住建筑地下室结构的设计关键点,才能有效提升建筑地下室结构设计水平,获取更多的经济效益和社会效益。
[关键词]:高层建筑;地下室结构;设计关键点
引言
高层建筑工程对地下室结构设计有很高的要求。设计人员必须充分了解高层建筑结构特点,运用结构概念设计理论,准确把握地下室结构设计中顶底板、外墙、保护层等关键点,并按照设计规范要求科学选取地下室结构荷载,合理设置变形缝和施工后浇带等,同时要加强地下室结构的抗震和抗浮设计,防止地下室结构出现渗水等问题。此外,设计人员还应结合项目的实际情况,对地下室结构设计方案不断进行优化,全面提高地下室结构的设计水平和质量,为高层建筑整体结构的稳固性和安全性创造良好的前提条件,从而促进我国建筑行业的现代化发展。
1高层建筑地下室结构设计中的常见问题
1.1建筑地下室的计算尚不够精确
主要问题在于设计的时候,忽视了荷载设计,纵向荷载和地震产生的力较难控制。在进行地下室外墙配筋计算的时候,所采用的计算方法较为落后,在计算上不够准确,以致于配筋容易出现不足或过于保守的状况,不足时会会为埋下工程安全隐患,甚至会危及结构的整体安全;而过多则会造成材料的浪费,增加不必要的工程造价。
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高层建筑裙房的的地下室抗浮设计考虑不足
带有裙房的高层建筑中高层部分虽然出现抗浮问题的几率不大,但裙房部分出现抗浮问题不容忽视。但部分工程设计人员在进行设计过程中往往会忽略了这一问题。
1.4当地下室超长设置时裂缝问题突出
地下室超长设置时,并没有采取有效的措施来解决其裂缝问题,也忽视了顶板设计,这直接影响了地下室的质量问题。
2建筑地下室结构设计中的关键点
2.1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。
2.2明确建筑地下室的层高
在进行地下室结构设计的时候,一定要明确其层高,这关系到地下室结构设计的经济性。地下室结构设计层高的确定,需要考虑多个方面,一方面要先了解建筑地下室的使用功能,掌握其特点,另一方面要看地下室结构形式,及其设备管线的排布状况等,还要注意地下室排水和有无人防等问题。基于施工的实际情况,综合考虑各项因素,采集相关数据作为依据,以制定出合适的设计方案,在不影响地下室的实用性基础之下,选择适宜的地下室层高,尽量减少地下室施工成本。
2.3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。
2.4地下室结构超长处理
在实际设计过程中,考虑到建筑效果、结构布置等多方面因素,地下室部分很容易出现超长状况,这将不利于提高地下室结构设计质量,需要采取有效的措施来加以应对。而当地下室过长时,会因为温差和混凝土收缩产生裂缝,对地下室板、梁产生拉应力,对墙、柱产生附加弯矩。工程中常采用以下几种方法来进补偿。
1)当地下室超出规定长度不多时,在结构受力较小部位设置后浇带来进行处理,一般情况下,后浇带宽度可设计在80cm至100cm范围内;
2)工程计算过程中考虑温度应力的计算;对温度应力较大的部位采取加强措施,如加强超长方向框架梁和多跨连续次梁两侧构造腰筋,并按受拉进行锚固。
3)在普通混凝土中掺加一定比例的微膨胀剂,从而约束混凝土构件的收缩,以减少混凝土构件的裂缝;
对于地下室部分长度超出规定值较多时,常采用(2)款和(3)款并用的措施,因此,在处理实际工程过程中,应合理把握。
2.5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。
2.6地下室结构平面设计
在地下室结构设计中,平面布局也是设计的关键点之一,特别是当地下室相对较长时,平面结构布局设计将对地下室结构的稳定性及防渗排水能力等产生重要作用,同时设计人员还要充分结合地下室在采光照明和消防设计等方面的要求,优化平面结构设计方案。通常在较长的地下室平面结构设计中需要设置变形缝,设计人员应合理确定变形缝的数量,并应通过选择混凝土外加剂及设置后浇带等方式来提高地下室结构的防水性能。此外,设计人员应合理划分地下室空间,利用变形缝的设置来提高地下室结构的稳固性和安全性,并应科学设计不同地下空间的连接门,以满足地下室相关使用功能的需要。
结语
建筑地下室结构设计,是建筑工程建设中一项重要组成部分,需要予以重视。这是一项系统化工程,需要进行综合性考虑,不断地尝试,创新结构设计方法,以获得最佳的建筑地下室结构设计方案。此方案一定要符合建筑地下室的实际情况,不可脱离现实,否则所制定的设计方案则无法实行。在进行地下室结构设计的时候,需要考虑层高问题,要处理好抗浮设计问题,应当针对可能出现的超长状况和沉降状况,实施有效的规划和预防。
参考文献
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