【摘 要】文章通過對地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，探討了鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的幾個問題，如柱網(wǎng)布置、裂縫及地下室抗浮等，供工程設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】地下室；柱網(wǎng)布置；裂縫；抗浮
前言
近些年來，隨著社會經(jīng)濟和房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，城市建設(shè)中出現(xiàn)了大量的地下室，特別是高層建筑的地下部分。因為考慮高層建筑物的埋深要求，一般都會設(shè)置地下室。將設(shè)備用房、生活水池、消防水池和汽車停車位等設(shè)在地下室，既能充分發(fā)揮地下室作用，又能滿足基礎(chǔ)埋深的要求。因此，在建筑設(shè)計中，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計日顯重要�，F(xiàn)簡要論述地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常遇到的幾個問題,與同行共同探討。
一、地下室柱網(wǎng)布置對工程造價的影響
地下室柱網(wǎng)布置是否合理對工程造價上有很大的影響。下面以我設(shè)計的某花園小區(qū)二期地下室工程來具體分析，做個初步的比較。一般的地下室功能主要有以下幾種，包括設(shè)備用房、地下消防水池和汽車停車位等，在平時使用的時候，地下室大部分的功能面積均為汽車停車位。所以，地下室汽車停車位區(qū)域的柱網(wǎng)布置就是地下室柱網(wǎng)布置的關(guān)鍵了。一般標(biāo)準(zhǔn)的停車位為2.4m（寬）X5.3m（長），雙車道寬度一般為6.0m，這樣就能得出地下室的柱網(wǎng)為7.8mX9.0m。這種柱網(wǎng)從理論上分析對于地下室的使用來說非常好，因為這種柱網(wǎng)的空間感好。但是從經(jīng)濟上考慮是否也經(jīng)濟呢？下面來分析下；7.8m X9.0m的柱網(wǎng)在設(shè)計中屬于較大柱網(wǎng)了，從經(jīng)濟上考慮，大柱網(wǎng)的經(jīng)濟性較差。但柱網(wǎng)過小，建筑使用起來會非常的不方便，甚至影響建筑的使用功能。這就需要我們在這之間尋找到一個平衡點，即滿足了建筑功能的要求，又使得柱網(wǎng)跨度為經(jīng)濟跨度，從而使工程造價降到最低。如果我們在較小影響地下室使用的前提下把上面提到的柱網(wǎng)尺寸改為7.8mX5.5m，這樣在保證行車的前提下減少跨度，則在結(jié)構(gòu)方面有節(jié)省造價的明顯優(yōu)勢。柱網(wǎng)減小，梁高相應(yīng)減少，從而使設(shè)備管線可以從小柱跨的梁下走管線，節(jié)省了地下室的層高，減少了地下室的土方開挖量以及基坑支護的難度和費用。梁跨度的減少使得梁的配筋以及相關(guān)柱的配筋也相應(yīng)減少。最后從綜合的角度出發(fā)，經(jīng)過初步的估算，本工程設(shè)計中采用小柱網(wǎng)比大柱網(wǎng)節(jié)省成本約15 %。
二、地下室裂縫的控制
地下室裂縫是一個比較難以很好解決的問題。既然不能完全的使地下室裂縫都滿足規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，即≤0.2mm，那么作為一個設(shè)計人員來說，在設(shè)計地下室的時候就應(yīng)該從設(shè)計的方面考慮，在地下室今后可能出現(xiàn)較大裂縫的部位在設(shè)計中予以加強，并在混凝土材料上做出一定的要求，以減少地下室可能出現(xiàn)的裂縫。以下通過幾方面來具體分析。
1．混凝土裂縫的類型主要有兩類：
第一類是荷載引起的裂縫，包括按照常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的“荷載裂縫”，以及由結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的“荷載次應(yīng)力裂縫”，二者通稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。
第二類是由混凝土自身的原因引起的裂縫，包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫。
2．在設(shè)計中考慮具體措施控制地下室混凝土裂縫
第一類裂縫我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計里能比較好的控制。但是第二類的裂縫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計里面要想很好的控制就不是那么容易了。第二類裂縫的形成有非常多的因素，包括設(shè)計、施工、環(huán)境等多方面。在設(shè)計方面，我們在做地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)對該工程進行一個系統(tǒng)的分析，主要是考慮混凝土的收縮和溫度對混凝土影響使得混凝土產(chǎn)生應(yīng)力集中的問題。
對于混凝土的收縮，設(shè)計人員可以要求工程施工時使用的混凝土添加抗裂劑和膨脹劑。添加合理摻量的外加劑可以很好的控制混凝土的收縮應(yīng)力并大大減小混凝土因收縮而產(chǎn)生的裂縫。地下室的長度或?qū)挾冗^大也是比較容易產(chǎn)出裂縫的。這類地下室在設(shè)計時應(yīng)加設(shè)后澆帶及膨脹加強帶。這樣不但很好的控制了混凝土收縮帶來的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的裂縫，也能很好的控制因沉降不均勻所產(chǎn)生的裂縫。
溫度是混凝土容易形成裂縫的另一個主要原因。地下室底板厚度過大時應(yīng)注意混凝土澆注的厚度和施工時間、施工順序的控制，以減少混凝土因水化反應(yīng)熱的影響而產(chǎn)生裂縫。設(shè)計人員應(yīng)對減少工程施工產(chǎn)生混凝土裂縫的具體措施在施工圖上有比較詳細(xì)的交代，這樣就能從設(shè)計上真正指導(dǎo)施工，以減少因施工原因所產(chǎn)生的混凝土裂縫。
地下室的裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣，引起混凝土開裂的原因很多、很復(fù)雜，且會相互影響。在設(shè)計中只要盡可能的考慮周全，就能把地下室產(chǎn)生裂縫的可能性降到最低。
三、地下室的抗浮設(shè)計
普通地下室一般都要進行抗浮設(shè)計。采用樁基時應(yīng)計算樁的抗拔承載力，采用淺基礎(chǔ)時應(yīng)考慮增加配重或抗浮錨桿。地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計重要依據(jù)。實際工程中，同一整體大面積地下室上往往建有多棟高層和多層建筑，局部上方可能沒有建筑，而地下室面積大，形狀又不規(guī)則，抗浮問題相對比較難處理，須作細(xì)致分析。如何解決地下室的抗浮問題目前已經(jīng)成為一個經(jīng)常面臨的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮周全。
地下室抗浮設(shè)計常用的主要有以下幾種：
1．配重抗�。涸黾拥叵率业淖灾�，使地下室的自重大于最大抗浮水位的浮力。對于采用淺基礎(chǔ)的地下室可采用增加配重的方法進行地下室的抗浮。配重抗浮一般有三種方法，一是在底板上部設(shè)低等級混凝土壓重；二是設(shè)較厚的鋼筋混凝土底板；三是在底板下部設(shè)低等級混凝土掛重。當(dāng)建筑物的自身重度與浮力相差不大時，應(yīng)盡量采用配重抗浮，對工程造價的影響小，投產(chǎn)后亦沒有管理成本。
2．抗拔樁：抗拔樁是利用樁側(cè)摩阻力和自身重度來抵抗浮力，樁型可采用灌注樁或預(yù)制樁等，樁數(shù)和樁長應(yīng)通過計算確定。對于樁筏基礎(chǔ)，樁距不宜過大，否則會增加底板厚度。對于樁承臺基礎(chǔ)，除了計算抵抗上部結(jié)構(gòu)自重的樁數(shù)外，還應(yīng)計算兼做抗拔樁的樁數(shù)是否滿足抗浮要求。采用樁基礎(chǔ)作為地下室部分的基礎(chǔ)形式的建筑可采用抗拔樁進行抗浮設(shè)計。
3．錨桿：錨桿是在底板和其下土層之間的拉桿。錨桿的直徑一般為150~200mm。錨桿抗浮有三個問題需要注意，一是受力計算與錨桿布置問題，以巖石錨桿基礎(chǔ)為例。對設(shè)計等級為甲級的建筑物，單根錨桿抗拔承載力特征值Rt應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定；對于其他建筑物可按下式計算：Rt≤0.8πd1Lf。d1為錨桿直徑，L為錨桿長度，f為砂漿與巖石間的粘結(jié)強度特征值。二是施工問題，錨桿的施工需有專門的機械，施工前要進行試驗。同時，較長的錨桿在施工時有一定的難度，如何控制鋼筋偏移，如何使注漿飽滿，如何避免錨桿拉斷等都是施工難題。三是適用性，底板下土層為淤泥、卵石、沙層時，錨桿不易成孔，也不宜采用錨桿。但當(dāng)?shù)装逑掠袌杂餐翆忧疑疃炔淮髸r，設(shè)錨桿不失為一種即簡便又經(jīng)濟的方法。
四、結(jié)語
地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及的方面非常多，內(nèi)容廣泛且復(fù)雜，本文只粗淺的談了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題，希望和結(jié)構(gòu)同仁互相探討、交流。
參考文獻
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