【摘 要】文章通過(guò)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，探討了鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題，如柱網(wǎng)布置、裂縫及地下室抗浮等，供工程設(shè)計(jì)參考。
【關(guān)鍵詞】地下室；柱網(wǎng)布置；裂縫；抗浮
前言
近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，城市建設(shè)中出現(xiàn)了大量的地下室，特別是高層建筑的地下部分。因?yàn)榭紤]高層建筑物的埋深要求，一般都會(huì)設(shè)置地下室。將設(shè)備用房、生活水池、消防水池和汽車停車位等設(shè)在地下室，既能充分發(fā)揮地下室作用，又能滿足基礎(chǔ)埋深的要求。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日顯重要�，F(xiàn)簡(jiǎn)要論述地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的幾個(gè)問(wèn)題,與同行共同探討。
一、地下室柱網(wǎng)布置對(duì)工程造價(jià)的影響
地下室柱網(wǎng)布置是否合理對(duì)工程造價(jià)上有很大的影響。下面以我設(shè)計(jì)的某花園小區(qū)二期地下室工程來(lái)具體分析，做個(gè)初步的比較。一般的地下室功能主要有以下幾種，包括設(shè)備用房、地下消防水池和汽車停車位等，在平時(shí)使用的時(shí)候，地下室大部分的功能面積均為汽車停車位。所以，地下室汽車停車位區(qū)域的柱網(wǎng)布置就是地下室柱網(wǎng)布置的關(guān)鍵了。一般標(biāo)準(zhǔn)的停車位為2.4m（寬）X5.3m（長(zhǎng)），雙車道寬度一般為6.0m，這樣就能得出地下室的柱網(wǎng)為7.8mX9.0m。這種柱網(wǎng)從理論上分析對(duì)于地下室的使用來(lái)說(shuō)非常好，因?yàn)檫@種柱網(wǎng)的空間感好。但是從經(jīng)濟(jì)上考慮是否也經(jīng)濟(jì)呢？下面來(lái)分析下；7.8m X9.0m的柱網(wǎng)在設(shè)計(jì)中屬于較大柱網(wǎng)了，從經(jīng)濟(jì)上考慮，大柱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性較差。但柱網(wǎng)過(guò)小，建筑使用起來(lái)會(huì)非常的不方便，甚至影響建筑的使用功能。這就需要我們?cè)谶@之間尋找到一個(gè)平衡點(diǎn)，即滿足了建筑功能的要求，又使得柱網(wǎng)跨度為經(jīng)濟(jì)跨度，從而使工程造價(jià)降到最低。如果我們?cè)谳^小影響地下室使用的前提下把上面提到的柱網(wǎng)尺寸改為7.8mX5.5m，這樣在保證行車的前提下減少跨度，則在結(jié)構(gòu)方面有節(jié)省造價(jià)的明顯優(yōu)勢(shì)。柱網(wǎng)減小，梁高相應(yīng)減少，從而使設(shè)備管線可以從小柱跨的梁下走管線，節(jié)省了地下室的層高，減少了地下室的土方開(kāi)挖量以及基坑支護(hù)的難度和費(fèi)用。梁跨度的減少使得梁的配筋以及相關(guān)柱的配筋也相應(yīng)減少。最后從綜合的角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)初步的估算，本工程設(shè)計(jì)中采用小柱網(wǎng)比大柱網(wǎng)節(jié)省成本約15 %。
二、地下室裂縫的控制
地下室裂縫是一個(gè)比較難以很好解決的問(wèn)題。既然不能完全的使地下室裂縫都滿足規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，即≤0.2mm，那么作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)地下室的時(shí)候就應(yīng)該從設(shè)計(jì)的方面考慮，在地下室今后可能出現(xiàn)較大裂縫的部位在設(shè)計(jì)中予以加強(qiáng)，并在混凝土材料上做出一定的要求，以減少地下室可能出現(xiàn)的裂縫。以下通過(guò)幾方面來(lái)具體分析。
1．混凝土裂縫的類型主要有兩類：
第一類是荷載引起的裂縫，包括按照常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的“荷載裂縫”，以及由結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的“荷載次應(yīng)力裂縫”，二者通稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。
第二類是由混凝土自身的原因引起的裂縫，包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫。
2．在設(shè)計(jì)中考慮具體措施控制地下室混凝土裂縫
第一類裂縫我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里能比較好的控制。但是第二類的裂縫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里面要想很好的控制就不是那么容易了。第二類裂縫的形成有非常多的因素，包括設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境等多方面。在設(shè)計(jì)方面，我們?cè)谧龅叵率医Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)該工程進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的分析，主要是考慮混凝土的收縮和溫度對(duì)混凝土影響使得混凝土產(chǎn)生應(yīng)力集中的問(wèn)題。
對(duì)于混凝土的收縮，設(shè)計(jì)人員可以要求工程施工時(shí)使用的混凝土添加抗裂劑和膨脹劑。添加合理?yè)搅康耐饧觿┛梢院芎玫目刂苹炷恋氖湛s應(yīng)力并大大減小混凝土因收縮而產(chǎn)生的裂縫。地下室的長(zhǎng)度或?qū)挾冗^(guò)大也是比較容易產(chǎn)出裂縫的。這類地下室在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加設(shè)后澆帶及膨脹加強(qiáng)帶。這樣不但很好的控制了混凝土收縮帶來(lái)的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的裂縫，也能很好的控制因沉降不均勻所產(chǎn)生的裂縫。
溫度是混凝土容易形成裂縫的另一個(gè)主要原因。地下室底板厚度過(guò)大時(shí)應(yīng)注意混凝土澆注的厚度和施工時(shí)間、施工順序的控制，以減少混凝土因水化反應(yīng)熱的影響而產(chǎn)生裂縫。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)減少工程施工產(chǎn)生混凝土裂縫的具體措施在施工圖上有比較詳細(xì)的交代，這樣就能從設(shè)計(jì)上真正指導(dǎo)施工，以減少因施工原因所產(chǎn)生的混凝土裂縫。
地下室的裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣，引起混凝土開(kāi)裂的原因很多、很復(fù)雜，且會(huì)相互影響。在設(shè)計(jì)中只要盡可能的考慮周全，就能把地下室產(chǎn)生裂縫的可能性降到最低。
三、地下室的抗浮設(shè)計(jì)
普通地下室一般都要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。采用樁基時(shí)應(yīng)計(jì)算樁的抗拔承載力，采用淺基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)考慮增加配重或抗浮錨桿。地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計(jì)重要依據(jù)。實(shí)際工程中，同一整體大面積地下室上往往建有多棟高層和多層建筑，局部上方可能沒(méi)有建筑，而地下室面積大，形狀又不規(guī)則，抗浮問(wèn)題相對(duì)比較難處理，須作細(xì)致分析。如何解決地下室的抗浮問(wèn)題目前已經(jīng)成為一個(gè)經(jīng)常面臨的問(wèn)題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮周全。
地下室抗浮設(shè)計(jì)常用的主要有以下幾種：
1．配重抗浮：增加地下室的自重，使地下室的自重大于最大抗浮水位的浮力。對(duì)于采用淺基礎(chǔ)的地下室可采用增加配重的方法進(jìn)行地下室的抗浮。配重抗浮一般有三種方法，一是在底板上部設(shè)低等級(jí)混凝土壓重；二是設(shè)較厚的鋼筋混凝土底板；三是在底板下部設(shè)低等級(jí)混凝土掛重。當(dāng)建筑物的自身重度與浮力相差不大時(shí)，應(yīng)盡量采用配重抗浮，對(duì)工程造價(jià)的影響小，投產(chǎn)后亦沒(méi)有管理成本。
2．抗拔樁：抗拔樁是利用樁側(cè)摩阻力和自身重度來(lái)抵抗浮力，樁型可采用灌注樁或預(yù)制樁等，樁數(shù)和樁長(zhǎng)應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。對(duì)于樁筏基礎(chǔ)，樁距不宜過(guò)大，否則會(huì)增加底板厚度。對(duì)于樁承臺(tái)基礎(chǔ)，除了計(jì)算抵抗上部結(jié)構(gòu)自重的樁數(shù)外，還應(yīng)計(jì)算兼做抗拔樁的樁數(shù)是否滿足抗浮要求。采用樁基礎(chǔ)作為地下室部分的基礎(chǔ)形式的建筑可采用抗拔樁進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。
3．錨桿：錨桿是在底板和其下土層之間的拉桿。錨桿的直徑一般為150~200mm。錨桿抗浮有三個(gè)問(wèn)題需要注意，一是受力計(jì)算與錨桿布置問(wèn)題，以巖石錨桿基礎(chǔ)為例。對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑物，單根錨桿抗拔承載力特征值Rt應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；對(duì)于其他建筑物可按下式計(jì)算：Rt≤0.8πd1Lf。d1為錨桿直徑，L為錨桿長(zhǎng)度，f為砂漿與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值。二是施工問(wèn)題，錨桿的施工需有專門的機(jī)械，施工前要進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)，較長(zhǎng)的錨桿在施工時(shí)有一定的難度，如何控制鋼筋偏移，如何使注漿飽滿，如何避免錨桿拉斷等都是施工難題。三是適用性，底板下土層為淤泥、卵石、沙層時(shí)，錨桿不易成孔，也不宜采用錨桿。但當(dāng)?shù)装逑掠袌?jiān)硬土層且深度不大時(shí)，設(shè)錨桿不失為一種即簡(jiǎn)便又經(jīng)濟(jì)的方法。
四、結(jié)語(yǔ)
地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的方面非常多，內(nèi)容廣泛且復(fù)雜，本文只粗淺的談了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題，希望和結(jié)構(gòu)同仁互相探討、交流。
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