建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

文/王號 遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110000

目前，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，越來越多的建筑開始將地下室設(shè)計(jì)納入整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范疇。通過合理的地下室設(shè)計(jì)，不僅可以消減地震對上部建筑結(jié)構(gòu)的影響，而且還可以提高地基承載力。地下室的設(shè)計(jì)問題直接影響著建筑造價和其正常使用。為此，本文圍繞建筑結(jié)構(gòu)地下室設(shè)計(jì)問題展開了探討。

1、當(dāng)下建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

近年來，我國建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，地下室的性能也逐漸多樣化。從最初簡單的存儲性能到目前的地下停車場多功效構(gòu)造的配合，如大型商業(yè)區(qū)和民防項(xiàng)目，這些功能需要適合、更高設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)架構(gòu)。需要設(shè)計(jì)者不僅具備更專業(yè)的設(shè)計(jì)水平，并且具備前瞻性的設(shè)計(jì)理念。建筑物的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，建筑物地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性對建筑的設(shè)計(jì)和使用功能非常重要。

2、分析地下室設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 分析相關(guān)人防地下室的問題

對人防地下室的設(shè)計(jì)，需要尤其關(guān)注人防結(jié)構(gòu)截面的最小取值。設(shè)計(jì)應(yīng)與國家標(biāo)準(zhǔn)完全相符，混凝土厚與頂板最小防護(hù)厚度均必須能防護(hù)建筑面層。此外，還必須充分考慮人防構(gòu)件荷載取值問題和控制底板荷載問題。由于地下室也會用于防空，在對核爆炸荷載進(jìn)行分析時，應(yīng)借助等效靜荷載法來展開計(jì)算。另外，在進(jìn)行人防地下室的設(shè)計(jì)時，還應(yīng)考慮人防底板荷載的控制功能。

2.2 分析沉降不均勻問題

為了解決地下室中的沉降不均勻問題，可人工處理地基，進(jìn)而降低地基沉降。對主體結(jié)構(gòu)中的沉降不均勻問題，可通過樁基礎(chǔ)或主體部分結(jié)構(gòu)或整體基礎(chǔ)可以降低最終沉降量。與此同時，還可發(fā)揮基礎(chǔ)形式的作用和優(yōu)勢，展開相關(guān)計(jì)算，進(jìn)而確定最終的設(shè)計(jì)。

3、建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

3.1 關(guān)于結(jié)構(gòu)選型的設(shè)計(jì)

地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抵抗側(cè)力的剛度，而且要確保其具有較強(qiáng)的承載力，使結(jié)構(gòu)在水平作用力的作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移值在允許范圍內(nèi)[2]。應(yīng)整體權(quán)衡和分析結(jié)構(gòu)的適用性和安全性等因素，宜選用框架結(jié)構(gòu)形式，由混凝土框架結(jié)構(gòu)承載縱向力和側(cè)向力。混凝土框架應(yīng)具有較強(qiáng)的剛度，在滿足建筑整體功能的前提下，降低平面扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。平面設(shè)置要相對簡單、規(guī)則，使荷載均勻分布。本工程地下室的結(jié)構(gòu)形式在主樓區(qū)域同主樓的上部結(jié)構(gòu)，將主樓的框架-核心筒結(jié)構(gòu)貫穿至基礎(chǔ)；裙房部分和純地下室部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，可以從整體保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)與穩(wěn)定[3]。由于基礎(chǔ)工程的造價占據(jù)整個建筑總造價的很大比例，對地下室基礎(chǔ)進(jìn)行選擇時，要充分考慮地基承載力，且要考慮整體的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性，避免大體積混凝土的收縮和溫差裂縫以及整體的不均勻沉降。

3.2 地下室抗震結(jié)構(gòu)

在我國現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，更加注重建筑的抗洪、抗震等多種因素。尤其是針對地震頻發(fā)的地區(qū)來說，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更加注重的建筑的抗震能力。在我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的當(dāng)下，很多高層小區(qū)、高層建筑，針對此種建筑更應(yīng)該重視建筑整體、地下室的抗震性能。地下室的抗震設(shè)計(jì)作為地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，與地下室的深度、地下室的墻壁結(jié)構(gòu)、地下室材料等各個內(nèi)容都有著非常緊密的聯(lián)系。建筑師在開展地下室建筑與設(shè)計(jì)的過程中，必須要嚴(yán)格的結(jié)合地下室的設(shè)計(jì)圖紙，把握地下室建筑工程的實(shí)際地勢、地理構(gòu)建情況，結(jié)合科學(xué)的地下室墻壁加固工藝，確保地下室的墻壁、地下室深度的標(biāo)準(zhǔn)化，使地下室的抗震能力實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。此外，地下室的頂板和上層建筑必須要緊密、牢固的緊貼在一起，必須要保障建筑地上部分的抗震等級是二級，此外，還應(yīng)該保障建筑地下室部分的抗震等級也達(dá)到二級，確保地震發(fā)生時，地下室整體抗震的穩(wěn)定性，避免地震導(dǎo)致重大災(zāi)難事故出現(xiàn)。

3.3 外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)地下室外墻結(jié)構(gòu)時，應(yīng)深入分析其靜止土的實(shí)際壓力系數(shù)。如果靜止土壓力沒有試驗(yàn)條件，則應(yīng)根據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)，選用粘性土或砂土來幫助設(shè)計(jì)。并在設(shè)計(jì)外墻配筋時，按照固定支座（即底板用作墻的嵌固端）設(shè)計(jì)底部，側(cè)壁底部和鄰近底板的彎矩相同，底板抗彎能力應(yīng)比側(cè)壁大，其厚度匹配配筋量。在地下車道中，存在這方面最為典型的問題。車道側(cè)壁采用懸臂構(gòu)件，其底部抗彎能力應(yīng)小于底板。如果地面層的開洞部位（比如樓梯間）具有的外墻頂部沒有樓板支撐，則配筋構(gòu)造及計(jì)算模型都需要完全符合實(shí)際情況。

3.4 地下室頂板結(jié)構(gòu)

地下室頂板結(jié)構(gòu)是與建筑上層連接、貼合的位置，其實(shí)際質(zhì)量直接決定了上層建筑與地下室的實(shí)際質(zhì)量，對于建筑整體都起到了重要的影響。所以在開展地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要嚴(yán)格的針對建筑整體的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析，統(tǒng)籌建筑整體的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，充分的考慮建筑管線的高度和保護(hù)土層等基礎(chǔ)要求。地下室頂板結(jié)構(gòu)必須要保障一定的承載力，通過合理的計(jì)算與分析，得數(shù)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的承載數(shù)值，結(jié)合建筑的實(shí)際高度、性能、建筑特點(diǎn)、外部環(huán)境、可能預(yù)見的惡劣氣候特點(diǎn)等內(nèi)容，確保地下室頂板的實(shí)際稱重和承載能力。針對一些特定的建筑功能，緊密的結(jié)合地下室的防爆能力，提升地下室的穩(wěn)定性。地下室設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該的注重頂板設(shè)計(jì)中存在的漏洞，嚴(yán)格的統(tǒng)籌多種因素，切實(shí)的針對頂板設(shè)計(jì)中不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的分析并彌補(bǔ)，確保地下室頂板設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。

3.5 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)和地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，進(jìn)行基坑支護(hù)需要提前做好防水帷幕，為地下室施工提供安全可靠的施工環(huán)境。另外，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定基坑開挖和打樁的先后順序，全面考察周邊建筑物、構(gòu)筑物和整體作業(yè)環(huán)境，對于一些不利因素，應(yīng)采取一定的安全防護(hù)措施。

3.6 設(shè)計(jì)平面結(jié)構(gòu)

對地下室進(jìn)行設(shè)計(jì)時，采光通風(fēng)井的外壁和頂板必須保持一定的距離，避免破壞地下室的穩(wěn)定性。由于建筑物的整體需求，地下室中通常會存在結(jié)構(gòu)超長問題，外界環(huán)境較易影響加長結(jié)構(gòu)尺寸，而形成裂縫，降低整個建筑物的強(qiáng)度。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，必須實(shí)施防裂縫設(shè)計(jì)。此外，還要注重地下室頂板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，全面考慮覆土厚度、設(shè)備管線和消防車荷載等因素，精確計(jì)算頂板的實(shí)際承載力。與此同時，在最初設(shè)計(jì)地下室平面結(jié)構(gòu)時，還應(yīng)綜合考慮建筑的人防要求，并根據(jù)其用途，綜合設(shè)計(jì)防水安全通道、采光及通風(fēng)等。

結(jié)語：

總而言之，建筑地基基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅決定了地下室的質(zhì)量，而且對建筑整體起到了重要的影響。在實(shí)際開展建筑地基基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須要嚴(yán)格的結(jié)合建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)要求和地勢地形、潛在氣候環(huán)境影響，合理的針對地下室的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。保障地下室各個環(huán)節(jié)的承載力和建筑質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑工程設(shè)計(jì)工作不斷發(fā)展。