摘 要: 近年来,随着城市化进程的加快,我国土地资源日益紧张,地下空间成为当前建筑工程建设中的可利用资源,建筑工程地下室设计也受到了人们的高度关注。地下室结构设计对建筑结构的安全性作用显着。在建筑工程设计中,应不断优化地下室结构设计,以提升设计水平。

  

  关键词: 建筑工程;地下室;结构设计;

  

  Abstract: In recent years,with acceleration of urbanization,land resources in China are becoming increasingly tight,underground space has become an available resource in construction of construction projects,and basement design of construction projects has also been highly concerned by people. The basement structure design has a significant effect on safety of the building structure. In the architectural engineering design,the basement structure design should be continuously optimized to improve the design level.

  

  Keyword: building engineering; basement; structural design;

  

  现阶段,房地产市场发展迅速,成本控制成为建设单位在工程建设中的重点。地下室开发成本较高,因此,开发商要全方位考量地下室设计的科学性与合理性。

  

  地下室设计需充分满足日常停车要求,注重设计的规范性,降低工程建设中的成本投入,从而顺利达成预期的建设目标。

  

  1 、地下室结构设计的必要性

  

  现如今,由于城市建设规模的日益扩大,我国土地资源逐渐减少,建筑行业得到了快速发展,开发并利用地下空间成为城市规划发展的主要方向。受使用功能及结构形式的影响,在建筑建设过程中,设置地下室是一种十分常见的结构设计方式。

  

  高层建筑在城市建设中随处可见,该类型建筑结构设计中需要高效利用地下空间,地下室结构如图1所示。

  

  与其他结构相比,该类工程环境更为特殊,需要多个工种的共同作业完成。若忽视地下室设计质量,会引发不同类型和不同程度的质量问题。

  

  因此,在地下室设计中,设计人员应高度关注地下室结构设计质量问题。

  

  图1 某地下室现场

  

  2、 地下室结构设计中存在的主要问题

  

  地下室工程建设复杂度较高。地下室结构设计中,应充分考虑地下室的采光、通风、排水和防火等多项使用功能。

  

  高层建筑群建设期间,塔楼的使用通常不会出现抗浮问题,但是裙房地下室则会受多种因素的影响出现抗浮性能不达标的情况。

  

  地下室抗浮设计中,设计人员通常仅考虑普通的极限状态,并未考虑工程建设中的洪水期,所以在工程建设中也会由于抗浮性能较差,对局部性能和质量产生了较大影响。另外,地下室防水设计具有较强的系统性,与施工技术和材料等因素联系紧密,设计难点较多。

  

  地下室的结构设计主要分为结构平面设计、外墙顶板结构设计、抗震设计和抗浮抗渗设计。

  

  3、 建筑工程地下室结构设计要点

  

  为做好该项设计工作,设计人员需准确把握建筑工程地下室结构设计要点。下面从结构平面设计、外墙结构设计、顶板结构设计、抗震性能设计和抗浮性能设计等方面展开具体论述。

  

  3.1、 结构平面设计

  

  建筑工程地下室平面结构设计中,要全面考虑建筑防火、通风、排水、采光及管道布置等要求。地下室设计中,如实际长度超过设计极限长度,可结合结构实际情况确定是否需要设置变形缝。设置变形缝时,应严格控制其数量,需要注意的是,设置变形缝后的工程建设难度也会随之加大。

  

  地下室结构设计环节,为减少变形缝的数量或不设置变形缝,需要根据实际情况科学添加混凝土外加剂,也可设置后浇带或只在地上设缝而在地下结构中不设缝。若地下室长度超过设计标准,设置后浇带无法达到设计目标。此时,设计人员可参照工程实际,合理分隔成多个小型地下室,再利用较窄的通道连接多个地下室,充分发挥其使用功能。同时,可在通道设置变形缝,一方面能减少接缝的数量,另一方面容易控制变形缝的受力,出现问题后可及时采取补救措施。

  

  地下室结构设计中,采光和通风设计也尤为关键。若无法保证通风和采光的设计效果,则无法全面发挥地下室结构的作用,无法满足建筑工程的建设要求。如在侧壁外设置采光井,就会影响采光井外壁与地下室顶板连接的效果,进而降低地下室的安全性。

  

  3.2 、外墙结构设计

  

  地下室外墙结构设计是整体工程设计的重点,一般在设计过程中需考虑以下2点。

  

  (1)地下室外墙的承受荷载。荷载分为水平荷载与竖向荷载2种(图2),其中,竖向荷载主要是地下室上层建筑带来的压力,而水平荷载则是建筑物周围土层产生的压力。在墙体配筋过程中,需根据垂直墙面的水平荷载确定,即计算水平荷载产生的弯矩。另外,如果遇大风天气,建筑物地下室也会产生一定的压力,需要建筑设计人员根据不同条件下的地下室环境,设计不同的承受压力,进而保障地下室外墙承受足够的荷载。

  

  图2 地下室外墙水平荷载示意

  

  (2)静止土压力系数。理论上来说,该系数需要经过相关试验检验才能确定,但某些情况下,由于不具备条件进行试验,可以采用静止土压力系数0.40~0.45的砂土和静止土压力系数0.5~0.8的粘性土。值得注意的是,在设计带扶壁柱的外墙时,一般设计人员都是按照双向板来设计配筋,而忽视了扶壁柱的尺寸问题。基于此,在计算地下结构中的扶壁柱时,应按照整体结构分析的结果进行计算。

  

  3.3、 顶板结构设计

  

  地下室顶板处于连接地下室和上层建筑的贴合部位,顶板结构的质量对建筑的整体质量具有显着影响,所以须重视地下室顶板结构设计。特别是在某些地下室结构中,顶部设有园林景观,此时设计人员就需结合园林建设概况准确计算覆土的厚度。地下室顶板结构的覆土不得小于设备管线及土层保护高度,以充分保护设备管线,防止管线在工程建设中受损。

  

  另外,设计中须重视地下室顶板结构的承载力,设计人员要全方位考虑建筑物的高度、使用功能和结构所处的外部环境。在具有特定功能的建筑设计中,设计人员须高度重视建筑的防爆性能,地下室爆破动力要满足消防车作用板面爆破动力的要求。如地下室结构遇到突发的爆炸事件,要能全面保障建筑的安全性。也就是说,在建筑地下室顶板结构设计中,设计人员需全方位考虑多种影响因素,以有效规避设计中因考虑不全面而出现的各类问题。

  

  3.4 、抗震性能设计

  

  在现代建筑设计中,抗震性能设计也是人们关注的焦点。地下室是建筑物的基础结构,若在地下室结构设计中不能高度重视抗震结构设计,则会影响建筑结构的稳定性和安全性,并对居民的生命和财产安全构成极大安全隐患。所以地下室抗震性能设计中,应开展审查工作,注重审查的全面性,同时还需考虑建筑的高度,加大建筑地下室结构的埋藏深度,以优化建筑的抗震性能。这里规定半地下室埋深大于地下室外地面高度。

  

  地下室抗震性能与地下室墙壁结构设计有十分紧密的联系。在结构设计中,设计人员可采取有效措施加固墙壁,以优化设计效果。由于地下室顶板与上层建筑的贴合度较高,所以地下室抗震等级也要与上层建筑的抗震等级基本相同。如建筑整体抗震等级为二级,则地下室抗震等级也需保持在二级以上,以保证地下室结构的抗震能力,避免由于地下室抗震等级不足而出现建筑倾斜或坍塌等问题。

  

  3.5 、抗浮性能设计

  

  大型建筑设计中,结构设计人员应科学考虑多个影响因素。地下室浮力对建筑的影响具有长期性。地下室浮力是建筑梁柱产生裂缝的主要原因,并主要发生在工程施工中。一旦在工程建设中出现了地下水浮力问题,随后就会出现质量问题,如这些问题无法采取有效措施加以控制和修复,工作人员难于修补和处理,无法达到原有的设计效果。若问题较为严重,还会对建筑物的抗震性和耐久性产生较大破坏。

  

  为全面提升地下室结构的抗浮性能,应在抗浮设计中采取多种切实可行的应对措施。(1)应满足地下室结构建设的总体要求,适度调整建筑基坑底部的设计高度,显着提高抗浮设计水平。(2)以无梁楼盖和宽扁梁为首选,一方面有效降低地下室结构的高度,另一方面可控制抗浮水位,进而全面优化建筑的抗浮性能。(3)增加地下室结构自重。

  

  为达到上述目的,可使用基板加载或抗拔桩,该设计方式广泛应用在地下室抗浮能力设计中,并取得了较为理想的应用效果。

  

  4 、结束语

  

  为全面优化建筑工程的各项性能,设计人员应深度考虑多种影响因素,进而在此基础上合理设计地下室结构。地下室结构设计具有系统性和复杂性,结构设计过程中需要多个专业的共同参与。设计人员一方面要做好结构计算工作,另一方面应高度关注建筑结构整体情况,并积极优化地下室抗浮性能、抗震性能设计方案,以增大建筑工程的安全系数,确保整体工程的经济效益。

  

  参考文献

  

  [1]朱祖敬,赵松林,程炜,等某超高层全逆作施工地下室的结构设计[J].广东土木与建筑, 2020,326(4):17-21.

  

  [2]谢桂林.建筑工程中地下室结构设计要点分析[J]住宅与房地产, 2019(22):58.

  

  [3]吕慧玲. .人防地下室结构设计常见问题分析[J].大众标准化,2020,334(23):156-157.

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