高层建筑地下室结构设计中常见问题分析

2015-07-19福建泉州362000

中国新技术新产品 2015年15期

关键词：层高抗浮外墙

张　旭（福建　泉州　362000）

高层建筑地下室结构设计中常见问题分析

张旭
（福建泉州362000）

摘要：本文主要对地下室结构设计过程当中的重点问题进行了论述，希望通过本文的论述，能够为相关的同仁提供帮助。

关键词：地下室；结构设计；问题分析

1　地下室层高的确定

地下室层高的选取是一项非常重要的工作，其在很大程度上影响着地下室的设计，包括地下室基础维护的设计、地下室的抗浮设计等各个方面。具体可以采取下列几项措施来进行地下室层高的优化处理：首先，应该采取有效的措施来尽可能地减少地下室顶板覆土层的厚度。顶板覆土厚度的确定主要考虑两个方面的因素，一个是给排水专业雨污水管道的铺设，还有一个是景观专业植被种植的具体需求（如图l所示）。

另外，地下室顶板可采用无梁楼盖结构形式，可有效地减小地下室层高，此时顶板板厚度可取400mm，并设置柱帽，此时地下室层高较一般梁板结构可减小600mm左右，如图2所示为笔者所做的某地下室竣工后使用状况。柱距8.4m，地下室顶板厚400mm，采用无梁楼盖结构。综合各个方面的因素，对消防管道进行严格地设置，这样能够节省200mm的地下室层高；通风管道应该沿着车位内侧或者是墙角进行布置，避免布置在通道的位置上，来进一步提高通道的净高效果；将地下室底板覆土层取消，能够有效地节约200mm～300mm的地下室层高。

2　地下室设计中的变形缝与后浇带

对于高层建筑来说，比较常见的变形缝主要包括以下几种：伸缩缝、沉降缝、防震缝等等。伸缩缝的形成主要是由于从基础往上把建筑物断开，防止建筑物由于温度或者是伸缩变形而造成开裂甚至是破坏。所以说，建筑在沉降缝位置的地方应该从上部至基础全部断开，把建筑整体分为若干个部分，进而确保各个部分的沉降都能够保持均匀，防止由于沉降的差异太大而造成开裂破坏；防震缝会把建筑分为平面规则的、较为简单的。在进行防震缝设置的时候，在其设置位置的地方可以将其断开，也可以不将其断开。对于任何工程项目来说，在进行以上三种变形缝设置的时候，都必须要做到考虑周全。对于高层建筑的地下室来说，防水要求是最基本的，但是变形缝刚好是防水最为薄弱的一个环节，一旦没有处理到位将会导致地下水渗漏现象的发生。所以，在进行地下室设计的时候，应该尽量设置后浇带，由此来有效地避免变形缝的设置。

图1　优化后地下室剖面图图2　设置柱帽地下室照片

《高规》当中也作出了规定，指出了高层建筑的地下室不适合进行变形缝的设置。通常情况下，地下室都会进行施工后浇带的设置，主要目的在于把硬化过程中的应力完全释放出来，进而达到有效控制以及减少混凝土初始裂缝的目的。所以，在《高规》当中指出，在地下室大于伸缩缝的最大距离需求的情况下，应该每间隔30m～40m的距离进行施工后浇带的设置，需要注意的是，要确保施工后浇带能够贯通地下室顶板、外壁以及顶板，还有一点应该注意的是，后浇带的设置一定要尽量避开梁板的最大受力位置，通常情况下，都将其设置于柱距的三等分线周边的位置。后浇带浇筑的时间也有所讲究，一般要求在60d以后进行。

此外，在材料上并可做特别要求和处理。如要求在混凝土中添加一些抗裂防水的外加剂，通常主要为膨化剂和抗裂纤维，可有效地防止地下室开裂渗水。对于施工工期要求比较紧无法留置较多的后浇带的工程，亦可采用膨胀加强带的做法，此时膨胀加强带的区段长度应通过计算确定，一般以不超过120m为宜。

3　地下室外墙的结构设计问题

3.1荷载计算

地下室外墙承受了多方面的荷载，包括上部结构传来的竖向荷载以及水平荷载。然而，在对地下室外墙进行结构设计的时候，通常情况下，上部结构竖向荷载所产生的内容起不到任何的控制效果，可以发挥控制效果的还是由于水平荷载所产生的内力。在具体的应用过程当中，竖向荷载与地震所产生的力是很难进行控制的。而墙体配筋应该考虑到垂直于墙面的水平荷载形成的弯矩，通常情况下，竖向荷载的压弯都不考虑在内。对于静止土压力系统需要结合具体的试验进行确定。如果实在无法开展试验，可将黏性土的值确定为0.5～0.7，黏土值可以确定为0.34～0.45。

3.2配筋计算

因为地下室工程当中的临空墙以及顶板、外墙和顶板的交接部位承受很大的作用力，因此，要考虑到整个结构的稳定效果，就需要把地下室侧墙外的竖向钢筋伸人到顶板当中。在具体操作的时候，应该根据双向板来对配筋进行严格的计算，而不是按照扶壁柱的尺寸来计算。在对地下室外墙的配筋进行计算的时候，不仅和外墙方向垂直的部分有钢筋混凝土，其余形式的外墙一般也应该根据竖向单向板进行配筋的计算。对于竖向载荷相对而言比较小的外墙扶壁柱，不管是外墙转角的位置，还是内外侧的主筋部分，都应该采取相应的措施进行加强处理。需要注意的是，扶壁墙的截面积是界定外墙水平分布筋的有效依据。

4　抗浮设计

地下室设计中，一项很重要的内容是抗浮设计，其合理的设计将会很大程度上决定工程造价。

（1）荷载取值

恒载应取顶板覆土自重，地下室顶板、底板梁板及柱自重、地下室建筑地面自重及基础自重。

图1　优化后地下室剖面图图2　设置柱帽地下室照片

图1优化后地下室剖面图

活载：不考虑活载。

（2）抗浮水位的确定

一般地质勘查报告中会对抗浮设计水位予以明确，但在实际工程设计时应对具体工程做出具体分析，对地勘报告中提及的水位结合工程周围环境地形标高是否合理进行分析，避免水位过高造成浪费和水位不足存在安全隐患，对于有一边露出地面的面积较大地下室，可在底板底设置滤水层和导流盲沟使底板板底的水排出以减小或消除水位的影响。

另外，根据地下室四周填土的渗透性，对水压力予以折减。

（3）抗浮措施

对于自重无法抵抗浮力的地下室应采取抗浮措施。抗浮措施包括锚杆、抗拔桩等。锚杆及抗拔桩的极限抗拔力应通过试验来确定，应尽量通过提高抗拔力措施来减小其使用数量。值得一提的是，由于锚杆及抗拔桩均为抗拔桩极限值，除以2为其特征值，此时用来抗水浮力的地下室自重也应为特征值，既自重不必乘0.9的系数，这样才使得其安全度与基础及桩一致。

5　地下室的防水设计问题

如何才能够有效地将地下室的防水问题解决到位，需要做好以下几个方面的工作，首先，在具体设计的过程当中，一定要紧密地结合工程的具体性质，根据具体需求以及重要程度等各个方面的因素来科学合理地确定防水的具体等级，在进行地下室防水设计的时候，具体应该注意三个要点：第一个要点是主体结构的防水；第二个要点是细部构造的防水；也被称之为节点防水；第三个要点是结构的抗浮设计，包括局部抗浮以及整体抗浮。很大一部分的地下室主体结构防水就是采用防水混凝土。通常情况下，防水混凝土被分为以下几种：普通混凝土、外加剂防水混凝土、膨胀水泥防水混凝土。在选择防水混凝土的时候，一定要考虑到设计抗渗等级这一要素。对于地下室的节点防水，需要对地下室的相应施工缝、变形缝以及后浇带等采取相应的防水处理，比如设置止水带、止水钢板等等。