高層建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

【關(guān)鍵詞】高層建筑；地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；難點(diǎn) 

　　前言 

　　在經(jīng)濟(jì)時(shí)代大發(fā)展的背景下，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件也在不斷的更新，它從以往慣用的平面框架與桁架計(jì)算程序演變成如今建筑行業(yè)常使用的空間計(jì)算程序，推動(dòng)了我國(guó)建筑事業(yè)蓬勃發(fā)展。在設(shè)計(jì)高層建筑地下結(jié)構(gòu)時(shí)，充分的考慮到各種因素的干擾，為設(shè)計(jì)好高層建筑地下結(jié)構(gòu)做鋪墊。 

　�。ㄒ唬┑叵禄�坑支護(hù)設(shè)計(jì)問(wèn)題 

　　眾所周知，高層建筑地下結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)作用是支撐并傳遞土壓力，保持地下結(jié)構(gòu)不受影響，形成地面標(biāo)高處的梁板結(jié)構(gòu)，并作為支撐梁板的基礎(chǔ)。有時(shí)設(shè)計(jì)者在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，沒(méi)有充分的考慮到高層建筑固有的規(guī)模大，樓層高等特點(diǎn)以及施工場(chǎng)所等問(wèn)題。即使有的設(shè)計(jì)者考慮到了上述的問(wèn)題，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)方案中，還是會(huì)出現(xiàn)各式各樣的問(wèn)題，致使基坑不穩(wěn)、不牢。因此，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行地下基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前應(yīng)該周全的考慮所有的因素，只有做好基坑支護(hù)工作，才能保證地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、結(jié)實(shí)。 

　�。ǘ�）圍護(hù)設(shè)計(jì)問(wèn)題 

　　目前的高層建筑工程規(guī)模較大，多作為辦公樓與商店使用。一般情況下，地下室面積較大，主要適用于商業(yè)用途、倉(cāng)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)等用途。為尋求更大的地下面積，往往會(huì)采取措施向地下深處進(jìn)行深挖，致使地下結(jié)構(gòu)的層數(shù)增多，而基坑也會(huì)隨著層數(shù)往上漲而變深。 

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)在土層條件較差的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)選用多道內(nèi)支撐形式。高層建筑的層數(shù)多，施工工藝較為復(fù)雜，且需要的時(shí)間也較一般工程項(xiàng)目建設(shè)長(zhǎng)。因此，采取合理的設(shè)計(jì)方案與施工技術(shù)，在較短的工期內(nèi)完工，會(huì)給施工單位與建設(shè)單位創(chuàng)造效益。 

　�。ㄈ�）地下室外墻設(shè)計(jì)問(wèn)題 

　　地下室外墻結(jié)夠設(shè)計(jì)在高層建筑中也是較為重要的一部分。無(wú)論是普通建筑還是高層建筑，墻面最基本的要求應(yīng)該是整體保持平整、無(wú)裂縫與滲漏問(wèn)題。外墻是要承受住各梁板作用的壓力以及墻體外側(cè)的水土壓力水平荷載。但是在地下室外墻設(shè)計(jì)中，水土的壓力以及施工過(guò)程中的受力情況往往不能精確的預(yù)測(cè)與計(jì)量，因此，給正確無(wú)誤的設(shè)計(jì)地下室外墻結(jié)構(gòu)帶來(lái)了困難。 

　�。ㄋ模┑叵率业匕逶O(shè)計(jì)問(wèn)題 

　　有經(jīng)驗(yàn)的地下室底板設(shè)計(jì)者與施工者都清楚高層建筑的地下結(jié)構(gòu)自重往往較輕，對(duì)于地下水浮力承受力較弱。針對(duì)以上這種情況，在進(jìn)行地下室地板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗浮設(shè)計(jì)問(wèn)題頗為重要。設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分的考慮地下結(jié)構(gòu)本身的自重問(wèn)題以及地下室地板是否會(huì)發(fā)生滲漏等問(wèn)題，將地下各樓層的底板厚度以及水平剛度進(jìn)行調(diào)整或適當(dāng)?shù)脑黾�，并結(jié)合抗拔鉆孔灌注樁技術(shù)，使靜水壓力產(chǎn)生的上浮力處于平衡的狀態(tài)，從而使地下室地板能夠正常的使用。 

　　2、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 

　　2.1地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　對(duì)于地面層為高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，需要綜合地考慮到防火、通風(fēng)、使用功能、人防要求、設(shè)備用房、管道、坑道、排水、采光等一系列專(zhuān)業(yè)性的問(wèn)題，如果一地下室的長(zhǎng)度超出了預(yù)先規(guī)定好的長(zhǎng)度時(shí)，需要與地下室結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)相配合，確定是否在設(shè)計(jì)中設(shè)置變形縫。但在一般的情況下，最好或盡可能地不要設(shè)置變形縫，因?yàn)槿绻�設(shè)置了會(huì)使排水設(shè)計(jì)產(chǎn)生極大的困難。如實(shí)在需要設(shè)置的話(huà)，設(shè)計(jì)人員需通過(guò)設(shè)置后澆帶的方式解決。另外，在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注意采光的設(shè)計(jì)，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，地下室采光設(shè)計(jì)并不容易，因此，可以通過(guò)在側(cè)壁作附加通長(zhǎng)采光井，但采光井外壁又不用與地下室頂板整體進(jìn)行連接，這樣才會(huì)保證地下室整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且功能完善，才能有效地將地面部分的風(fēng)力作用及地震等外界因素轉(zhuǎn)入側(cè)壁或地面，滿(mǎn)足高層建筑的地下室埋深要求。 

　　2.2地下室抗浮抗?jié)B結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　對(duì)于此類(lèi)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其最為常見(jiàn)的問(wèn)題就是地下水位的勘察問(wèn)題。在實(shí)際的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因僅參考了正常的使用極限狀態(tài)，對(duì)防洪防潮等設(shè)計(jì)沒(méi)有足夠的得視，而導(dǎo)致了地下室后期施工過(guò)程中因抗浮抗?jié)B不夠出現(xiàn)局部裂痕現(xiàn)象。因此，在地下室設(shè)計(jì)時(shí)，要充分地考慮到這一問(wèn)題，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)研究與分析后方可進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，要想達(dá)到有效的抗?jié)B，還必須做到以下幾點(diǎn)要求： 

　　首先，要補(bǔ)償收縮混凝土。指在混凝土中摻入微量的膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)差值大于或者等于混凝土的極限拉伸力度時(shí)，便可控制裂縫了；其次，膨脹帶。指混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會(huì)完全地補(bǔ)償混凝土的早期收縮變形情況，而需要設(shè)置補(bǔ)償收縮混凝土帶可以實(shí)現(xiàn)混凝士連續(xù)澆注無(wú)縫施工；再次，后澆帶法。后澆帶法作為混凝土早期短時(shí)間釋放約束力的一種新型技術(shù)，相比于長(zhǎng)久性的變形縫已經(jīng)有了很大的改進(jìn)和提高，并得到了廣泛應(yīng)用。 

　　2.3地下室抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　抗震設(shè)計(jì)是地下室設(shè)計(jì)中必不可少的設(shè)計(jì)。在建筑的中，抗震的設(shè)計(jì)是按照不建筑物不同的高度來(lái)設(shè)定的。如果地下室的抗震設(shè)計(jì)不足，會(huì)直接影響到地面建筑物的安全性能。一般來(lái)說(shuō)，在抗震設(shè)計(jì)中，地下室的墻柱應(yīng)該與地面部分的墻柱結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對(duì)于地下室頂板室內(nèi)外板面標(biāo)高變化處，當(dāng)此標(biāo)高變化超出了梁高范圍時(shí)，則會(huì)形成錯(cuò)層，應(yīng)當(dāng)采取一定的措施進(jìn)行處理。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)規(guī)范明確表明，作為上部結(jié)構(gòu)部位的地下室樓層的頂樓，蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，而地下室頂板為無(wú)梁樓蓋時(shí)則不應(yīng)該作為上部結(jié)構(gòu)的組成部分。結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)該向下計(jì)算，至少要滿(mǎn)足地下室樓層或底板抗震要求，但剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)層數(shù)應(yīng)從地面往上開(kāi)始計(jì)算，并且應(yīng)包括地下層部分。 

　　2.4地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　地下室外墻設(shè)計(jì)是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)該按照水質(zhì)、土質(zhì)的特別進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中應(yīng)該注意荷裁的問(wèn)題。地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載兩部分。豎向荷裁又分為上下兩部分與傳重與自重；水平荷裁包括地面荷裁、側(cè)向荷裁與人防等。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，豎向荷裁對(duì)抗震能力一般不起任何的作用，因此，在設(shè)計(jì)中只考慮水平荷裁的抗震能力就可以了。另外，對(duì)靜止土壓力來(lái)說(shuō)，必須通過(guò)有效的驗(yàn)證來(lái)確定。當(dāng)靜止土壓力不具備驗(yàn)證條件時(shí)，則需取砂土0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；此外，在進(jìn)行地下室外墻配筋計(jì)算時(shí)，對(duì)于帶扶壁柱的外墻，在計(jì)算時(shí)不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，而是通過(guò)雙向板的平均值來(lái)計(jì)算配筋的；扶壁柱計(jì)算則是按地下室的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，并將所得結(jié)果進(jìn)行配筋使用的，其并不按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。 

　　總結(jié)語(yǔ) 

　　通過(guò)上述分析上述難點(diǎn)問(wèn)題，我們可以看出，地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞對(duì)于建筑施工質(zhì)量以及整個(gè)高層建筑都有著非常大的影響。因此，在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段應(yīng)該顧全大局，仔細(xì)衡量所有的問(wèn)題，才能在施工中減少不必要的問(wèn)題出現(xiàn)，從而保證建筑物的質(zhì)量得到有效控制。 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]張同波.建筑工程中影響施工的部分設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究與思考[J].施工技術(shù)，2011（01）. 

　　[2]桂麗娟.淺談地下室防水施工[J].科技與企業(yè)，2012（03）.