【摘 要】在建筑建設(shè)過程中，地下室所處的相應(yīng)位置是較為特殊，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著十分重要地位作用。本文將針對地下室在的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及相應(yīng)計算簡要的分析研究討論。
【關(guān)鍵詞】地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計；計算應(yīng)用
近年來，我國基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)量逐年增多，使得土地資源越來越緊張，建筑建設(shè)逐漸朝著地下發(fā)展。當(dāng)今的大部分建筑都設(shè)置有地下室，地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工建設(shè)已經(jīng)受到了工程界的廣泛關(guān)注。因此，在建筑的建設(shè)施工過程中要充分重視地下室的設(shè)計施工工作。
1．地下室在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的相應(yīng)難點
地下室建筑工程建設(shè)所涉及的專業(yè)范圍廣泛，技術(shù)要求較為繁雜。在實際的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要有效綜合配置各項專業(yè)進(jìn)行具體的設(shè)計，其中，包括人防要求、排水、采光以及通風(fēng)、使用功能、管道、設(shè)備用房以及防火、坑道等等專業(yè)。一般來說，所進(jìn)行實際的地下室抗浮設(shè)計通常考慮的只有其正常使用時的極限狀態(tài)值，總是忽視具體的施工過程以及洪水期的有效防治，這樣就很容易在施工過程中出現(xiàn)由于抗浮能力不夠而造成的建筑局部被破壞的現(xiàn)象，作為一項系統(tǒng)工程，地下室防水工程建設(shè)因素涉及了設(shè)計、材料、施工等等多個領(lǐng)域，由此可見，進(jìn)行地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計時所存在的各項難點較多，這些設(shè)計難點包括地下室工程的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計以及抗浮、滲設(shè)計、外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震設(shè)計等等方面。
2．地下室在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的計算分析
構(gòu)建配置有地下室的建筑計算的實際模型時，應(yīng)該注意幾個核心問題，具體來說，包括地下室剛度的合理設(shè)置以及室外回填土約束能力的正確反饋、綜合分析基礎(chǔ)所造成的相關(guān)影響�？梢酝ㄟ^建立相應(yīng)的模型來進(jìn)行分析地下室結(jié)構(gòu)樓層與其所毗鄰的上部結(jié)構(gòu)樓層之間的側(cè)向剛度比值為地下室結(jié)構(gòu)的實際嵌固作用所造成的相應(yīng)影響。
�。�1）
分離模型
�。�2）
整體模型
注：在分離模型中，可以把地下室的頂板結(jié)構(gòu)作為相應(yīng)的嵌固端來實現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的有效運算；在整體模型的構(gòu)建與計算中，要將上部結(jié)構(gòu)以及地下室作為一個有機(jī)整體來實現(xiàn)計算模型的有效構(gòu)建，其中，不考慮地下室所受到的回填土約束作用。在以上兩個模型中，要將規(guī)則機(jī)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)作為主要的研究分析對象，來進(jìn)行模型二者之的計算周期、地下室上面一層結(jié)構(gòu)單位的剪力以及頂點位移差異。
在綜合考慮到地下室剛度結(jié)構(gòu)是比較簡單的情況下，可以將整個建筑結(jié)構(gòu)中的地下室及其上部結(jié)構(gòu)看做是一個有機(jī)整體，綜合構(gòu)建一個包含著兩部分機(jī)構(gòu)的綜合模型。近幾年來，針對建筑上部結(jié)構(gòu)所承受的基礎(chǔ)變形以及地下室結(jié)構(gòu)所受到的回填土約束作用所作的相應(yīng)研究取得了不錯的實際成果，但是，要想把這些研究直接運用到真正的工程建造設(shè)計中的話，還是會出現(xiàn)較大的難度。就目前而言，在具體的設(shè)計過程中，一般不會去考慮上部結(jié)構(gòu)所承受的基礎(chǔ)影響，只是在所假定的相應(yīng)接觸面上進(jìn)行嵌固約束行為，有時候也會在進(jìn)行模擬施工的有效加載時采取近似思維方法�？傮w來說，地下室與回填土之間使存在著一定的相互作用的。由于當(dāng)前時下的規(guī)范中的相關(guān)反應(yīng)譜論是在剛性的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效假定的，所以，針對地下室所受到的回填土約束作用所開展的有效分析所采用的兩種方法為彈簧剛度法以及嵌固水平位移法。
2.1 彈簧剛度法
在進(jìn)行彈簧剛度法的實際計算模型的有效構(gòu)建時，選用的是整體模型。從整體的角度出發(fā)，要在基礎(chǔ)的相關(guān)底板處進(jìn)行嵌固端的有效獲取，同時將水平位置的彈簧剛度引入到地下室建筑結(jié)構(gòu)中樓板位置，此處水平彈簧剛度值的實際大小能夠充分展示出回填土約束地下室的相應(yīng)作用力的強弱效果。這主要是運用了水平剛度值進(jìn)行作用模擬的具體方法，這種計算方法是一種近似法。在進(jìn)行有效的建筑工程設(shè)計分析是若是采用上述方法，則要求相關(guān)的設(shè)計人員必須有效確定水平彈簧剛度的實際值，取值工作的實際難度是比較大的。因為地下室一直會受到回填土的相應(yīng)約束作用力，這種約束作用力的產(chǎn)生以及影響因素是非常復(fù)雜的，比較難以具體觀察出來的，所以約束作用的大小是很難被準(zhǔn)備確定的。這就需要相關(guān)設(shè)計人員采用一些計算軟件來實現(xiàn)對所需值的計算，比如說，可以使用建筑設(shè)計軟件SATWE間接地進(jìn)行地下室自身剛度與回填土約束剛度的比值計算來得到所想要的結(jié)果。在實際的設(shè)計過程中，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該將地下室自身的相關(guān)抗震側(cè)儀的實際大小搞清楚，然后取一個間接的相對剛度比值來進(jìn)行設(shè)計計算分析，這樣操作起來就簡單地多了。在實際的比較過程中，會出現(xiàn)兩種極端情況，一種是剛度比值為零時，這時候就不需要考慮回填土的實際約束剛度值了；另一種情況是剛度比值超過5.0，甚至是更大，這時候的進(jìn)行地下室嵌固的頂板的具體水平位移是與相應(yīng)的計算結(jié)構(gòu)相一致的。真正的工程情況應(yīng)該是處在這兩個極端情況之間的。
2.2 嵌固水平位移法
相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該充分參照《抗震規(guī)范》第6．1．14條以及《高規(guī)》第5．3．7條中相關(guān)的規(guī)定的具體理念，把地下室以及其建筑上部的相應(yīng)結(jié)構(gòu)作為一個有機(jī)整體來進(jìn)行全局考慮。其也是在基礎(chǔ)的地板處進(jìn)行嵌固端的有效獲取，并根據(jù)建筑上部結(jié)構(gòu)以及地下室結(jié)構(gòu)中相應(yīng)樓層的實際剛度比來實現(xiàn)通過確定恰當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行水平位移的有效限制，簡單來說，就要要取相應(yīng)的水平位移值為零。這種方法一種比較簡化的近似法。在進(jìn)行該種方法的有效運用時，首先應(yīng)該考慮的是要進(jìn)行樓層側(cè)向剛度比的具體計算，在實際的計算過程中，可以參照相關(guān)設(shè)計規(guī)范、剪切剛度以及剪彎剛度來進(jìn)行地下室側(cè)向剛度比的合理估算。具體來說，相關(guān)設(shè)計人員可以根據(jù)《高規(guī)》培訓(xùn)材料中所建議的選用剪切剛度比值，此外，其也可以根據(jù)《抗震規(guī)范》選用樓層剪力與層間位移的實際比值。當(dāng)設(shè)計滿足了規(guī)范比值計算要求，則可以進(jìn)行水平位移嵌固部位的有效確定。
3．計算公式應(yīng)用
3.1 抗浮計算
�。�1）水浮力
在上述公式中，的實際取值為10，表示的是地下室底板標(biāo)高至地下水位標(biāo)高之間的距離，A表示的是單根柱子所屬底板面積。
（2）抗浮力
在上述公式中，表示的是頂板上覆土重荷載，其中包括地下水自重，表示的是頂板自重荷載，表示的是底板自重荷載，表示的底板上素砼面層荷載，表示的是柱自重，表示的是頂板柱帽重，底板柱帽重。
3.2 地基承載力的相關(guān)計算
在進(jìn)行地基承載力額有效計算時應(yīng)該將基底持力土層的抗剪強度作為具體具體指標(biāo)，并將所計算出的相關(guān)值作為地基承載力的相應(yīng)設(shè)計值。
�。�1）（《規(guī)范》4．2．3—2）
（2）地基承載力設(shè)計值（《規(guī)范》4．2．3—1）
�。�3）上部荷載作用下地基凈反力
注意：若小于，則滿足地基承載力的實際要求。
3.3 地下室側(cè)墻荷載計算
處于地下水位以上的側(cè)墻所受的側(cè)向土壓力
其中，表示的是側(cè)墻上位置處的土側(cè)壓強度,表示的是第層土在天然狀態(tài)下的容重,表示的是各層土的厚度，表示的是位置處土層的內(nèi)摩擦角。注意，工程上常不考慮內(nèi)聚力而將值提高。
綜上可知，實際的地下室工程所處的建設(shè)環(huán)境較為特殊，施工所涉及的技術(shù)工種較多，施工程序較為復(fù)雜，可以說，地下室工程一項較為隱蔽的建筑工程，所以，要充分重視地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的有效開展，從而達(dá)到保證建筑質(zhì)量的目的。
參考文獻(xiàn)：
[1]李公明.非周邊約束地下室高層結(jié)構(gòu)計算高度的論證[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2011(27).
[2]王艷玲.淺談地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2012(4).
