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1、浅谈普通地下室结构设计浅谈普通地下室结构设计摘要:住宅建筑设计时,对地下室结构的设计依据、注意事项等内容进行了简要叙述,以供大家参考。关键词:嵌固端;抗震等级;伸缩沟;侧壁;抗浮;裂缝随着生活水平的不断提高,人们的生活水平也相应提高,拥有私家车的人越来越多,但城市住宅项目用地却越来越少,因此大多住宅项目都会考虑采用地下室作为车库,以减少地面上的停车用地。在地下室结构设计中,按功能来分主要有两种:人防地下室和普通地下室。 ,本文仅以普通地下室的常见情况进行简要总结,以供大家参考:一、地下室顶板地下室顶板可分塔楼内和塔楼外两部分来考虑。如各塔相隔较远时,使用 PKPM 建模计算时,多个塔楼计算较难
2、以完成,且结果也不一定合理,故一般应分割出来计算。塔楼内的地下室顶板,一般会作为上部结构的嵌固端。按建筑抗震设计规范GB50011-XX 中第条要求采用。该条也详细说明了板厚、侧向刚度、配筋等要求。本条规范在侧向刚度的相关范围在条文说明中给出了一个建议:一般可从地上结构周边外延不大于 20m。如定义地下室顶板为嵌固端,则在 PKPM 计算中也应有所设置。计算结果不满足本条规范侧向刚度要求,则需对结构进行调整或改变嵌固端的位置。在广东地区,地方规范中要求地下室顶板活荷载应考虑施工活载 10kN/m2,分项系数取,在 PKPM 中由于分项系数不能单独设定,可取活载为/m2。根据这条要求,在顶板设计
3、时,如无较大荷载和较大跨度处,可不需再布置次梁。在塔楼外部分,根据建筑园林等其它专业要求,确定地下室顶板覆土厚度,园林活载取/m2。在有消防车道时,按消防车道活载取值。现新荷载规范中有消防车活荷载考虑覆土厚度影响的折减系数取值,详附录 B 中要求。此外,等效荷载也可按消防车车轮的轮压,考虑覆土的荷载扩散效应计算作用在楼板上的荷载,再按不利荷载布置计算其板配筋;计算梁时,按影响线方法,在取不利的情况下,计算其配筋,可参考吊车梁的设计方式。地下室施工时,如覆土完后,还有大型施工车辆作用在顶板上,则还应考虑施工车辆载重荷载,需与消防车荷载比较取大值。荷载地下室顶板如采用无梁楼盖时,板厚要求不小于 2
4、50mm。当计算板的配筋率如超过%时,宜修改板厚。配筋率控制在%时较经济。地下室的抗震等级在建筑抗震设计规范GB50011-XX 中第条第 3 点已有明确规定:由当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。本条是 XX 版规范中新增加的,在新高规中,也有相应的条文规定。当地下室的长度超过 40m 时,应设置后浇带。顶板和底板的设置最好在相同的柱距中部 1/3 跨位置处,均与侧壁后浇带连接。如果由于某种原因,不能设置在跨中部
5、位,则应注意对梁抗剪承载力的影响。如地下室结构长度超过200m,则建议设置伸缩沟,以保证结构在较大变形情况下不会破坏,但伸缩沟需沿直线贯通设置。在设计伸缩沟时,需考虑伸缩沟处的柱网布置、基础、及净高等因素外,还要考虑能保证地下室能做为上部结构的嵌固端。此外,设计时需与施工方商量由后浇带划分每一块区域的面积,以便混凝土浇筑能按施工计划顺利完成。二、地下室侧壁侧壁的作用主要用来抵抗土体的水平力。首先需确定侧壁的受力模型,对于一般无扶壁柱的侧壁,侧壁可按扁梁来考虑设计。取在底板处为固端,对有顶板处取铰接;对于车道在地下室边缘处,车道一边的侧壁的无顶板时,就需按自由端设置。如地下室有多层,则中间层的梁
6、板就相当于连续梁的支座。对于有扶壁柱的侧壁,则侧壁需按双向板来考虑,而扶壁柱可按梁的受力来受力主筋大小。但设置扶壁柱时,可能会影响到建筑使用的间距要求,需与建筑沟通是否可以设置。荷载的确定主要是考虑土体和地下水的压力,有水土合算和水土分算两种情况。对砂性土宜按水土分算的原则计算;对粘性土宜按水土合算的原则计算;也可按地区经验确定选取。个人建议采用水土合算方式,此做法会偏保守些。土体荷载又主要分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。在侧壁未设置扶壁柱时,需在转角处适当加大水平筋的配置,因为平面外相交的墙有支撑作用,此处应力较大。在侧壁底部与底板相接位置,底板的抗弯能力不能小于侧壁,底板配筋除按正
7、常计算外,还应考虑侧壁对底板影响,但一般地下室底板会比侧壁要厚些。对于侧壁的水平筋和竖向筋的放置,建议水平筋放在竖向筋的外侧,这样设置一方面对施工方便,另一方面结构受力较好。三、地下室底板地下室底板的设计,需结合地质情况、上部结构形式、荷载大小、抗浮要求等来设计。除正常使用状态下,广东地区全埋式地下室结构的底板多数需考虑抗浮计算。抗浮设计首先要明确地下室水位标高。地下室水位应合理取值,取值过大,对成本造成浪费,取值较小,结构则存在安全隐患。水位确定需考虑整个场地和本身的结构等特点来判断水位标高。一般地质报告中会有建议值。当建筑物自重及压重标准值之和与浮力作用值小于时,需进行抗浮处理。主要的措施
8、有:提高底板标高、增加自重、增加抗浮桩或抗浮锚杆等。对于永久性抗拔锚杆尚应考虑抗腐蚀的要求,其截面直径应比计算要求加大一个级别条) 。当局部区域不满足时,也可采用增加结构刚度的措施。底板设计除按正常荷载作用时计算外,还要考虑抗浮计算。在新版的 PKPM 中,已增加防水板的抗浮计算模块。因此板配筋需两都比较取值。地下底板在无其它特别要求,一层地下室底板为平板式较梁板式经济。当柱跨为 8x8m,底板厚 400mm。平板式钢筋含量较梁板式节少 30%左右,综合造价高出约 10%。且施工方式平板式也较梁板式简单。此数据仅供参考,柱跨及荷载变化时需具体分析。地下室底板设置后浇带或设置时,应与侧壁、顶板整
9、体考虑。设计时,应避开承台或柱基等重要构件。此外,还应配合建筑、设备要求设计。如满足集水井的布置条件。否则会导致柱网或基础的修改调整。四、裂缝控制地下室出现裂缝的原因比较复杂,与材料、外部环境、施工工艺及设计要求等有关。在设计当中裂缝控制的措施有:a.合理布置钢筋,筋布置建议在配筋率相同时,选用细而密的布置形式。b.设置伸缩缝或后浇带。c.添加外加济,补偿混凝土收缩。此外,施工、材料选择等环节也需进行全面控制,才能减少裂缝的产生。五、结束语地下室结构设计涉及面较广,也较为复杂,需综合各个方面来考虑,尽可能做到满足建筑要求、结构性能安全、造价经济等方面。本文总结地下室结构设计的注意点,以供大家参考。参考文献:1. 建筑结构荷载规范 GB50009-XX2. 混凝土结构设计规范 GB50010-XX3. 建筑抗震设计规范 GB50011-XX4. 建筑地基基础设计规范 GB50007-XX