摘要：建筑行業(yè)的發(fā)展，為人們帶來了生活上的便利。目前，高層建筑越來越多，城市建設(shè)中出現(xiàn)了大量的地下室及地下車庫，由于地下室位置重要，工程材料消耗大、建造周期長、施工難度大，所以如何設(shè)計(jì)好地下室結(jié)構(gòu)以及其建設(shè)問題成為了焦點(diǎn)。本文探討了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題及處理措施。
關(guān)鍵詞：地下室 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 常見問題 措施
前言
隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，城市用地的日益緊張，高層建筑已成大勢所趨。為滿足高層的嵌固要求，往往都設(shè)計(jì)有地下室，甚至是人防地下室，平時(shí)可提供停車位，戰(zhàn)時(shí)則是人員隱蔽場所。
一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程的概述
地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過規(guī)范規(guī)定的長度時(shí)，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因?yàn)樵O(shè)置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。也可以通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式。若地下室過長，依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將地下室分割成幾個(gè)小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設(shè)置在通道處，可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補(bǔ)救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若高層建筑采光通風(fēng)井位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，不能有效地將上部的地震及風(fēng)力作用傳至側(cè)壁及地面。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗浮問題
對于具有大底盤地下室的高層建筑群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經(jīng)常會有抗浮不滿足要求的問題，針對此種情況，結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下一些措施來解決該問題。
1、降低抗浮設(shè)防水位的措施。提高基坑坑底的設(shè)計(jì)標(biāo)高，間接降低抗浮設(shè)防水位。具體措施有以下幾種：
�。�1）采用平板式筏板基礎(chǔ)。一般而言，平板式筏板基礎(chǔ)的重量與“低板位”梁板式筏板基礎(chǔ)上填覆土的重量基本相當(dāng)， 但后者的基礎(chǔ)高度一般要比前者高。
�。�2）樓蓋提倡使用寬扁梁或無梁樓蓋。一般寬扁梁的截面高度為跨度的1/16～1/22，寬扁梁的使用將有效地降低地下結(jié)構(gòu)的層高，從而相對降低了抗浮設(shè)防水位。
2、增加地下室的重量。增加地下室本身的重量有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：①增加地下室的重量是解決地下室抗浮問題的一個(gè)直接有效的方法，此方法還應(yīng)結(jié)合地基土的承載力而定；②對主體結(jié)構(gòu)的地基承載力進(jìn)行深度修正時(shí)，增加地下室的重量可以提高主體結(jié)構(gòu)的有效埋置深度， 從而提高了主體結(jié)構(gòu)修正后的地基承載力特征值。如果設(shè)計(jì)中決定采取增加地下室重量的方法來解決抗浮問題的話，筆者認(rèn)為可采用以下兩種方法：
�。�1）增加基礎(chǔ)配重。此方法大致有以下幾種情況：①增加基礎(chǔ)底板的厚度；②增加基礎(chǔ)頂面覆土厚度；③基礎(chǔ)頂面采用重度大且價(jià)格低廉的填料。這3 種方法的共同特點(diǎn)是：在增加基礎(chǔ)配重用以解決抗浮問題的同時(shí)又不可避免的增加了基礎(chǔ)的埋置深度，從而相對地提高了地下室抗浮設(shè)防水位的高度，因此它不是一種效率最高的方法。
�。�2）增加地下室頂板的厚度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加基坑坑底標(biāo)高的前提下，增加了地下室的重量，而且使用厚板后，地下室頂板的大板塊之間可以不再設(shè)置次梁，既有利于其他專業(yè)的使用，又簡化了施工工序；但此種方法的缺點(diǎn)是會略增加地下室頂板框架梁的負(fù)荷，而且由于板厚有限。
3、設(shè)置抗浮樁的作用。這是一種解決抗浮問題行之有效的方法， 其實(shí)質(zhì)也是增加地下室的重量，并利用樁側(cè)與地基土之間的摩阻力來抗拔。但仔細(xì)分析，這種方法也有一定的局限性，且不說設(shè)置抗浮樁的造價(jià)如何，單從結(jié)構(gòu)受力方面講，“抗浮樁”實(shí)際上長期起著“抗壓樁”的作用，這種“反作用”將阻礙有抗浮要求的地下室的合理沉降， 而這種變化將會使不設(shè)沉降縫的大底盤地下室在上部塔樓和裙房水平區(qū)域之間產(chǎn)生較大的不均勻沉降差， 由于上部塔樓比裙房的重量大，所以上部塔樓的地下室通常不會存在上浮的問題，我們可以先考慮和估算設(shè)抗浮樁的裙房地下室的沉降值，然后估算不設(shè)樁的塔樓的沉降值，以兩者之差作為調(diào)整塔樓與裙房地下室之間沉降差異的依據(jù)，在塔樓地下室底部布置合理的抗沉樁，從而減少塔樓與裙房地下室之間的不均勻沉降差。如果地下水位在樁長范圍內(nèi)變化很大，在布樁時(shí)還需考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響。因此，抗浮樁在使用時(shí)需要仔細(xì)考慮。
三、地下室結(jié)構(gòu)的不均勻沉降問題
解決不均勻沉降問題有下列幾種方法：
1、 采用復(fù)合處理地基， 比較常用的方法是在主體結(jié)構(gòu)部分采用CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復(fù)合地基，在裙房及純地下室部分采用天然地基；CFG樁技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理，根據(jù)地基處理程度的不同，分為CFG樁地基處理+設(shè)置沉降后澆帶和CFG樁地基處理+不設(shè)置沉降后澆帶兩種不同的情況。
2、主體結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)。這樣即能保證主體結(jié)構(gòu)具有較小的最終沉降量， 也不存在地基的承載能力問題， 而且可以避免設(shè)置沉降后澆帶后所帶來的一些問題。但此種方法造價(jià)較高， 一般適用于超高層建筑或地基條件較差的情況。
四、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程裂縫的控制問題
地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫，規(guī)范要求，地下室外墻裂縫寬度應(yīng)該控制在0.2 mm 之內(nèi)，其配筋量往往由裂縫寬度驗(yàn)算控制。而實(shí)際工程中，很多地下室外墻的計(jì)算都漏掉抗裂性能的驗(yàn)算，地下室外墻與底板連接構(gòu)造不合理，建筑物超長未設(shè)縫或后澆帶，后澆帶的位置設(shè)置不當(dāng)， 室外出入口與主體結(jié)構(gòu)相連處未設(shè)沉降縫等，導(dǎo)致違反設(shè)計(jì)規(guī)范，產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。地下室整體超長，應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止裂縫開展，采取的主要措施為：
1、補(bǔ)償收縮混凝土，混凝土中摻入U(xiǎn)EA，HEA 等微膨脹劑。以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值不小于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。
2、后澆帶，作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，對防止較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。
3、提高鋼筋混凝土的抗拉能力， 混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋， 對于側(cè)壁， 增加水平溫度筋。側(cè)壁受底板和頂板的約束， 混凝土脹縮不一致， 可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力。該工程在地下車庫和主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置了沉降后澆帶， 由于地下室超長， 因此也設(shè)置了溫度后澆帶。在進(jìn)行地下室外墻計(jì)算時(shí)， 裂縫小于0.2mm。在汽車坡道和主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置了30mm 的沉降縫， 并在沉降縫處設(shè)置了防水橡膠帶。
結(jié)束語
地下室設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不單各專業(yè)之間需要相互配合，單就結(jié)構(gòu)專業(yè)需要考慮的問題就很多，在此限于篇幅不再意義贅述。但是萬變不離其宗，只要多學(xué)習(xí)、多思考、多實(shí)踐、多探討，設(shè)計(jì)出一個(gè)令建設(shè)單位和業(yè)主滿意的地下室也并不是一件難事。
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