建筑工程地下室结构设计分析

2019-01-31陈国建台州民用建筑设计有限公司浙江台州318000

中国房地产业 2019年23期

文/陈国建台州民用建筑设计有限公司浙江台州 318000

1、地下室结构中的设计难点

在具体地设计建筑工程地下室结构的过程中，因为施工地域不同，其地质状况也会存在一定差异。所以，相关设计人员要系统地勘察附近地质条件以及环境条件，从而求出勘察数据，在数据方面给后续开展设计工作奠定基础。再者，要全面思量通风状况，以免由于地质不良而出现质量问题。

2、工程的基本情况

该工程地处某市劳动路和石马路十字东北侧地块，与高铁站相连，交通条件优越。该工程的总建筑面积是155536m2，其中地上、地下建筑面积分别有97728m2、57808m2。所有单体之间在地上都设缝，且均为相互独立的、分开的，两层地下室联成一块。

建筑结构安全等级属于二级，地下室防水等级是一级，地基基础设计等级是乙级，抗渗等级是P8；依据设计，结构的使用年限是五十年；结构耐火等级是一级；拟建场地地基土为中硬土，场地属于II 类。场地抗震设防烈度是七度，设计特征周期是0.4s，设计基本地震加速度值是0.1g。此工程相对标高±0.000m 与绝对标高是517.65m 相同，室外与室内之间的高差为30cm。

3、建筑工程的地下室结构设计分析

3.1 关于结构选型的设计

在进行地下室结构设计时，不单要让整体框架结构有充分的抗侧力刚度，同时还要使其兼具一定的承载力，这样才能让整个结构在由于受到水平力而形成的侧向位移在可控区间内。设计人员应当对结构的安全性、实用性等各个方面进行综合考量，选择框架结构的方式，使侧向力与纵向力能够作用在混凝土框架结构上。在符合基本建筑功能的基础上，混凝土框架还应当具备较大的刚度，同时尽可能地减小平面扭转的负效应。平面设置应当确保荷载分布均匀，且整体较为规则和简单。在主楼区域，本工程地下室的结构与主楼上部结构一致，同时也是把主楼框架-核心筒结构直接贯串到基础；纯地下室区域与裙房区域则是钢筋混凝土框架结构，这样能够在有效确保结构的稳固性与连续性。

因为在整体建筑总造价中基础工程的占比相对较大，所以在挑选地下室基础的时候，应当对地基承载力进行全面考量，同时还要注意整个工程的经济性与安全性，防止出现整体不均匀沉降、温差裂缝与大体积混凝土收缩等问题。

3.2 抗震结构设计

地下室对抗震性能有着相当高的要求，为确保地下室的抗震性能达标，必须确保地下室的墙柱与上部结构的墙柱保持统一与协调。依据相关规定，选用梁板结构为地下室顶楼盖，缺乏梁楼盖的地下室顶板切勿嵌入至上部结构内。在计算结构的时候，应由上及下进行计算，直到满足嵌固端规范的地下室底板位置。同时，要由地面向上计算底部加强区的剪力墙结构层数。本工程地处地震七度区，要分开计算所有单体，从而迎合所有单体的嵌固与抗震要求。当以地下室顶板为上部结构的嵌固部位的情况下，地下一层抗震等级与之相对应的上部结构的抗震等级一致，地下一层之下的抗震构造措施的抗震等级随着楼层的不断下降而不断变低，然而至少应当是四级。没有上部结构的对地下室抗震等级，则应当结合实际状况以及抗震规范要求加以确立下来。

根据地质勘察资料，场地水对混凝土结构具中度腐蚀性，对混凝土中的钢筋具有微腐蚀性，场地地下水以上的土层对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。同时根据上部所有单体的抗震计算指标，存在上部结构的地下室部分的混凝土等级应保持与上部结构一致，如果地下室没有上部结构，其混凝土等级应为C35，从而迎合结构的防腐要求与抗震要求。

3.3 超长结构的不均匀沉降防控设计

超长混凝土结构指的是伸缩缝间距在规定范围之内，但是结构竖向抗侧构件对楼屋盖约束大、混凝土收缩严重、构件温差变化大的钢筋混凝土构件，抑或是伸缩缝间距大于标准值的钢筋混凝土结构。通常来说，超长构件对于施工水平的要求比较严苛，且工程条件比较复杂。除了一定要达到的整体性、强度、耐久性、刚度的标准外，还要解决好地下室不均匀沉降、超长结构的裂缝防控等问题。对于框架结构的房屋来说，建筑结构基础的不均匀沉降是非常巨大的安全隐患，严重的会导致房屋部分或者整体坍塌或倾斜，轻的也会导致房屋墙体出现裂缝，所以，设计员应当对这一问题给予足够的关注。本项目建筑平面是323 米×115 米，属于超长结构，而为了妥善处理裙房与塔楼不均匀沉降、混凝土收缩及大体积混凝土浇筑易出现的问题等问题，可以把地下室部分联为一个整体之后再设置后浇带处理，地上各单位则予以分缝处理。结合地质报告中的土质情况，西、东翼塔楼桩基所用的是0.8 米直径的泥浆护壁钻孔灌注桩基础，而裙房则用的是整体筏板，柱下加下柱墩用于处理筏板冲切。在以上的设计下，可以很好地对柱间的沉降差进行管控，同时避免了整体建筑的不均匀沉降，使其符合相关的规定标准。

3.4 抗渗抗浮设计

在地下室抗浮设计的过程中，地下水位与其和它的变化幅度是一项主要参考因素，但是在具体设计的时候，通常会忽略洪期和施工过程的影响而只会考量常规情况下的使用极值，因此也就经常发生因抗浮不足而导致的局部破坏的事件。

本项目设计的地下室有两层，其埋深大约有12 米，按照《建筑地基基础设计规范》相关规定，地下室应使用P8 抗渗级别的防水混凝土。地下室各设备留洞处、外墙水平施工缝处进行止水钢板的设计，地下室顶板、外墙、地板的后浇带处进行止水条的设计，同时配以各种相关的建筑防水手段可以很好地防控渗漏问题，从而使地下室的使用性能得到有效的保障。

从地勘资料中可以了解到，本项目区一年的水位是1 到3 米。结合从汉台区这几年水位的变幅，设计人员将场地抗浮水位标高确定到489.89 米。本项目的底板高程大致是517.6 米，地下室大致为11 米，因此本项目可以忽略抗浮水位与施工降水的问题。如果其他工程的地下水位偏高，则需要对地下室的汽车坡道、下沉庭院、大开洞等部位的抗浮问题。为了更好的处理抗浮问题，可以结合具体环境选取相应的抗浮手段，比如说设置抗浮桩、增加底板配重或者顶板覆土等。

3.5 综合考虑设备管线布设要求

由于建筑功能的需要，本项目的地下室规划有变电所、冷冻机房、锅炉房、柴发机房、排风机房等设备房，同时地下一层的汽车坡道要对小货车的行车道净空问题进行考量，由于商铺分布及车位问题致使管线的排布比较密集，所以地下室结构设计需要对各类管线的走势与排布进行考量，梁高的设计应在确保整体框架结构安全的基础上尽可能地符合净空需求，且开洞大小与位置要符合设备的需求，从而确保设备能够很好的运转，进而防止各种安全事故的出现。