高层建筑超长地下室结构设计若干问题 王成誉

发表时间:2021/7/26   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:王成誉
[导读] 地下室是高层建筑设计中的关键环节,因此,在地下室结构设计过程中,应采取切实可行的措施和方案

        贵州省建筑设计研究院有限责任公司  550000
        摘要:地下室是高层建筑设计中的关键环节,因此,在地下室结构设计过程中,应采取切实可行的措施和方案,以保证地下室结构设计质量和使用者的人身安全。但在实际地下室结构设计过程中,由于荷载、地下环境等因素的影响,质量控制工作相对困难,使地下室结构设计质量得不到有效的保证。为此,本文详细分析了现阶段高层建筑地下室结构设计中存在的问题,以期能为从事相关工作的人员提供数据参考。
        关键词:高层建筑;地下室;结构设计;常见问题


        引言
        伴随着地下空间与建筑水平的不断发展,地下工程在建筑工程中的地位越来越重要。地埋结构的出现,为高层建筑提供了诸多有利条件,如可降低地震对上部结构的影响,提高地基的承载能力等,但由于地下环境的隐蔽性强,涉及的工种多,施工复杂,与地面建筑相比,影响因素较多,因此地埋结构的构造也存在一定的难度,如地埋抗浮抗裂等问题,都会成为影响地下工程施工的因素,如果在设计和施工过程中忽视了这些问题,就会造成很大的隐患。
        1相关背景资料
        都市化现象愈演愈烈,高楼大厦占据的城市面积也愈来愈大,城市安静的空间也愈来愈少,合理地划分土地是一项非常重要的工程,如果设计得当,将会给企业带来巨大的经济效益,因此,许多企业都会选择地下室进行合理的设计。
        2地下室结构设计方式分析
        伴随着我国建筑工程的不断发展,地下室结构设计对建筑的要求也越来越高,地下室的质量直接决定着整个建筑工程的质量,当然,随着城市化现象的日益普遍,人们对地下室的设计要求也越来越高,其工程需求也越来越多样化,而建筑企业为了获取更高的资金收益,对地下室的功能进行了深入的研究和改造,许多地下室在前些年被用作储藏物品,后来随着经济的不断发展,地下室的功能逐步扩大,演变成今天的大型商场或停车场。
        由于地下室的使用功能不断提高,人口不断增加,因此,建筑企业对地下室结构设计提出了很高的要求,要求其专业性必须符合有关规定,同时,相关设计人员的综合素质和设计能力也必须很强,在进行工程设计前,要进行针对性的地质分析,并结合相关资料进行合理的研究。
        3高层建筑地下室结构设计中存在的问题
        3.1地下室外墙存在的问题
        在进行地下室结构设计时,地下室外墙的作用是十分明显和不可忽视的,而在进行地下室结构设计时,外墙的作用则更为重要。因此,在进行地下室外墙结构设计时,需要特别注意以下两个问题:
        首先是荷载作用问题。地窖的外壁承受高层建筑各方面的荷载,如垂直荷载、水平荷载等。但在实际的地下室外墙结构设计中,竖向荷载力很难达到高层建筑的设计标准,实现预期的承载效果基本上是由水平荷载力来控制和发挥的。据有关调查资料表明,竖向荷载力的控制与地震作用时的荷载力控制难度相同,同时地下室外墙采用的墙体钢筋仅针对水平方向的荷载力进行分析,而忽略了竖向荷载力的作用,因此,在地下室外墙结构实际设计阶段,应采用试验方法确定其静态土压力,若不能进行试验工作,则应采用0.34-0.45区间内的粘性土值作为计算依据;若不能进行试验,则应采用0.5-0.7区间内的粘性土值作为计算依据。
        其次,是墙体加强筋问题。对于地下室而言,临空墙、顶板、外墙等相对位置的受力较大,因此,在地下室结构设计环节中,对地下室整体结构的稳定性有严格的要求,即在地下室外墙加筋应用竖向钢筋时,应充分考虑侧墙与顶板的有效连接。详细操作流程如下:钢筋按双向板加载进行精确计算,切忌利用地下室扶壁柱的尺寸对钢筋加载。所以,在实际地下室外墙配筋结算过程中,应根据外墙竖向钢筋混凝土规范,结合单向板竖向位置对钢筋荷载进行计算。同时,要采用有效的措施对外墙钢筋的转角及内侧位置进行严格处理,其中扶壁墙的面积自行判断水平钢筋的重要条件。



        3.2地下室顶板设计存在的问题
        地下车库内使用的顶板为高层建筑水平方向上的约束柱体,对其实际厚度有严格要求,一般地下室的顶板厚度为16 cm以上,如地下车库为人防,应根据实际情况确定顶板厚度。根据《建筑抗震设计规范》,地下室顶板属于高层建筑的上部结构,其厚度应控制在18 cm以上,此外,对钢筋混凝土的刚度、配筋率和楼层强度等也有详细的规定。根据以上对地下室顶板厚度的要求可知,地下室在高层建筑中的深度和层数受多种因素的影响。但在实际的地下室顶板结构设计过程中,并非所有情况下都需要将顶板与高层建筑的上部结构镶嵌在一起,例如顶板属于无梁楼盖,或者地下室内外顶板的标高超出正常范围。
        3.3地下室抗震问题
        由于高层建筑的抗震性能与设计有直接的关系,因此在结构设计中应充分考虑高层建筑的抗震性能,保证地下室与地面建筑筑墙的一致性。同时,对地下室的埋深也提出了一定的要求,地下的埋深不能只有地面的高度,不能只考虑地下的层数,在计算地下的高度时,应以上层的地面为标准。为了加强建筑地下室的抗震性能,必须根据实际需要进行顶板设计,若地下室顶板采用无梁楼盖,则必须进行深度处理,以保证高层建筑上部结构的稳定。
        3.4地下室防水问题
        而在高层建筑地下室结构设计环节中,防水性能是地下室设计的关键因素,也是保证地下室安全、舒适的重要前提,因此,地下室防水设计应引起高度重视。但在实际的地下室结构设计过程中,防水性能存在很大的隐患,甚至在一些高层建筑中,也会出现地下室积水的现象,使钢筋混凝土长期处于积水浸润状态,对结构的稳定性造成严重影响,更严重地威胁到整个结构的稳定、安全。
        所以,为了更好地解决高层建筑地下室防水问题,需要在地下室结构设计过程中,对其防水要求的施工质量、防水性能等多方面进行严格定位,其中,在地下室结构的具体设计环节中,重点控制以下两点:地下室整体结构的防水等级与地下室细部结构的防水等级,又可作为节点防水。前一种防水层主要是利用地下室结构的自主防水性能,即抗水混凝土的应用,其中抗水混凝土分为:普通抗水混凝土、膨胀水泥抗水混凝土和外加剂抗水混凝土。对地下室变形缝、施工缝和后浇带防水薄弱部位有严格的要求,如止水带和企口缝的应用。
        3.5地下室内变形缝存在的问题
        高层建筑地下室结构设计过程中,最常见的变形缝有防震缝、伸缩缝和沉降缝,伸缩缝主要是指:当达到预定的设计范围时,对建筑物进行断开处理,以避免高层建筑因温度、收缩变形等原因而产生开裂破坏的现象。在建筑物的沉降缝处,需要在其上部和基础上全部断开,具体将建筑物划分为几个部分,使各部分的沉降具有一定的均匀性,避免因沉降差异较大而造成开裂破坏。将建筑物均匀地划分为抗震单元,抗震单元具有独立性和平面规律性等特点。
        3.6荷载出现的问题
        基坑结构荷载主要是由土压力、核爆荷载、水压和上部建筑物自重等几个部分组成,由于基坑各部分的荷载差异较大,因此在进行基坑设计时,应结合不同工程的结构特点。需将增加的顶板核爆动荷载标准值与正常活动荷载标准值之和,进行对比,由较大荷载控制。
        结束语
        伴随着城市化建设步伐的加快,为有效提高土地利用效率,高层建筑如雨后春笋般出现在人们的视野中,使得高层建筑的施工质量和安全问题备受关注。而地下室作为高层建筑的核心部分,其结构设计中的质量和安全问题更为突出。为此,在高层建筑地下室结构设计环节中,应遵循合理、适用、安全的原则,使其达到现代化水平。

        参考文献:
        [1]邵艳利.浅谈地下室结构设计和施工中的若干问题[J].全文版:工程技术,2015(15):155-155.
        [2]李树勇.高层建筑地下室结构设计中存在的问题及对策分析[J].房地产导刊:中,2014(9):86-86.
        [3]沈强.浅谈高层建筑地下室结构设计中存在的问题及对策[J].江西建材,2014(22):39-39.

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