对高层建筑地下室结构设计的分析[参考]

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1、对高层建筑地下室结构设计的分析摘要:本文通过总结以往工程设计经验并参考相关的规范,对高层建筑地下室设计进行浅析,可以看出只有通过精心设计和多方案的计算比较,才能获得经济、合理、安全的设计成果。关键词:高层建筑；地下室；结构设计；设计分析1地下室结构无缝设计某小区由7栋塔式高层住宅楼组成,设有2层裙房、1层地下室车库及设备用房,战时作人防用途。由于地下室面积较很大,根据GB50010-2002《混凝土结构设计规范》9.1.1条的规定,挡土墙、地下室墙壁类结构,现浇式或土中结构的伸缩缝最大间距应为3

2、0m,该大面积地下室应“切割”成多个“豆腐块”,变形缝(如图1)中的橡胶止水带老化问题不容忽视,一旦发生地下水渗漏就要大面积开凿地下室底板进行修补,还要防止地下水新的渗漏点形成,其施工难度是相当大的。图1变形缝构造示意图因此,我们考虑采用地下室无缝设计来避免以上问题,根据GB50010-2002《混凝土结构设计规范》9.1.3条的相关规定,必须采取必要的措施并具备相关的工程经验才能使无缝地下室的设计完全可行。本地下室采用设置后浇带的设计方案,具体措施如下(如图2):图2地下室底板结构后浇带分布图

3、⑴设置膨胀后浇带:宽约2m,间距约80m,在混凝土施工完成14d后用提高一级强度的微膨胀混凝土浇捣密实；⑵设置伸缩后浇带:宽约1m,间距30～40m,在混凝土施工完成60d后用提高一级强度的微膨胀混凝土浇捣密实；⑶设置沉降后浇带:宽约1m,设置在高层塔楼与裙房之间的裙房第1跨内,在主楼混凝土结构顶层施工完毕后用提高一级强度的微膨胀混凝土浇捣密实。混凝土可掺加UEA-E低掺型复合膨胀剂,掺量按试配确定,可替代相应的水泥重量。后浇带两种做法(如图3)及应注意的问题如下:⑴后浇带设置在梁(板)的跨中1

4、3部位,带内钢筋可连通,后浇混凝土,如图3a。该做法应自基础开始每层设置直至裙房顶层,如某种原因导致后浇带无法留设在梁跨中部位时,则应注意其对梁抗剪承载力的影响,必要时可在梁内该部位增设型钢以加强抗剪承载力。在应在施工图中要求施工方将后浇带两侧构件妥善支撑,并应注意由于留设后浇带可能引起的各部分结构承载力与稳定等问题。如图4设置后浇带后裙房挡土墙侧压力无法传递至高层主楼时,应采取措施避免可能出现的施工事故。(a)做法一（b）做法二图3后浇带设置示意图图4主、裙楼间后浇带设置示意图⑵除后浇带留设位

5、置及增设型钢做法外,其余做法均与上述做法相同,如图3b所示。该做法的优点是减少了支撑,对于安装机器设备及装修进度等方面影响较小。但应注意构件两端留缝对于抗剪承载力的影响,必要时采取补强措施。2地下室各部位设计2.1底板设计⑴厚度计算地下室底板形式一般有梁板式筏基和平板式筏基,墙下平板式筏基用于剪力墙结构,柱下平板式及梁板式筏基适用于框架或框架―剪力墙结构。梁板式筏基基础应满足斜截面受剪及正截面受弯承载力的要求,当基础与底板竖向构件混凝土强度级相差10MPa以上时,尚应验算局部受压承载力。h0≥[

6、(1n1+1n2)-(1n1+1n2)2-√4Pj1n11n2(Pj+0.6ft)]/4⑴当底板区格为单向板时,底板截面高度h0按下式计算:h0≥Pj1n1/(Pj+1.3ft)⑵式中:Pj为相当于荷载效应基本组合的基底平均净反力(kN/m2)；ln1、ln2分别计算板格的短边和长边的净长度；ft为混凝土抗拉强度设计值。平板式筏基应满足受冲切承载力及相应的构造要求,且板厚≥400mm,初步设计时h0可按下式计算:式中:N为轴力设计值(kN)；(ac+bc)为柱端面周长的50%(m)；b按表1选取

7、。表1b的取值混凝土等级bC201.07C251.00C300.94C350.90C400.86C450.84C500.82⑵底板内力的简化计算方法a.倒楼盖法:适用于地基较均匀、筏形基础和上部结构刚度大、柱轴力及柱距相差不大的情况；b.静定法(截面法):适用于地基较均匀、筏形基础和上部结构刚度大、柱轴力及柱距相差大的情况；进行基础截面承载力设计时,宜根据具体情况(包括地基均匀程度)对上述方法的计算结果作出适当调整,也可参考两种计算结果的包络作适当调整。⑶工程实例计算某住宅小区由9栋塔楼组成,下

8、部设3层裙房作为商场,1层地下室作为停车场及设备用房。柱距8m×8m,柱截面600×600,地下水位距底板底3.4m。底板恒载为底板(厚400mm)0.4×25=10kN/m2,垫层(厚300mm)0.3×20=6kN/m2；活载2.5kN/m2；地下水浮力3.4×10=34kN/m2,不与活载组合。a.梁板式筏基:梁截面500×900,板厚400mm,采用PKPM软件计算梁配筋率约1.3%,板配筋为双层双向Φ14@150；b.无梁式筏基:板厚400mm,采用理正结构计算软件得出柱上板带配筋Φ1