地下建築結構論文
建築結構是指在建築物包括構築物中，由建築材料做成用來承受各種荷載或者作用，以起骨架作用的空間受力體系。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺談建築工程地下室結構設計
摘要：在我國，隨著經濟的發展與社會的進步，建築行業逐漸獲得較快的發展。同時，隨著人們生活水平的提高，人們對於生活、工作以及學習的需要不斷提升。目前，在建築工程中，地下室的建立與設計不斷受到人們的關注與重視。
因此，瞭解建築工程地下室結構設計具有重要的作用與意義。
關鍵字：建築工程;地下室;結構設計
隨著城市化的推進以及城市經濟的發展，現代高層建築由於技術、經濟、使用等各方面的因素，一般都設有大底盤地下室，通常為l～2層，隨著建築物高度的不斷增加。地下室的層數也隨之增加。人們對地下空間需求的不斷增長，致使裙房的底盤面積在增加。地下工程在整個建設專案中所佔的比重越來越大。由於地下工程材料消耗大、建造週期長、施工難度大，因此結構設計的好壞將會對整個專案的設計週期、施工工期以及建造費用產生巨大的影響。另外，地下室結構的設計比較複雜，也容易出現質量問題，因而對設計和施工有一定的特殊要求。
一、地下室結構設計的問題
地下室工程涉及的專業極為複雜，在建築的地下室結構設計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、裝置用房及管道、坑道、攤水、通風、採光等各專業的配合。對於具有大底盤地下室的高層建築群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經常會有抗浮不滿足要求的問題。主要的技術問題有：一是結構平面設計問題;二是抗震設計問題;三是地下室抗浮、抗滲設計問題;四是地下室結構超長問題;五是外牆結構設計問題。
二、建築工程地下室結構設計的內容
其一，結構平面設計。
在高層建築的地下室結構設計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、裝置用房及管道、坑道、排水、通風、採光等各專業的配合。例如地下室的長度超過設計規定長度時，需要與結構專業配合，確定是否設定變形縫，通常應儘可能少設或不設變形縫，因為設定變形縫會使得變形縫處的防水處理變得複雜。設計人員可以通過設定後澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式，達到不設縫的目的。若地下室過長依靠設定後澆帶的方法難以解決，設計人員應合理地調整平面將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設定在通道處，這樣可以使接縫較少且處於受力較小處，便於補救。在結構設計時應合理地設定採光通風井，若高層建築採光通風井位置設計不當，例如在側壁外作附加通長採光井，而採光井外壁又不能與地下室頂板整體連線，會造成地下室保證結構穩定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風力作用傳至側壁及地面，不能滿足高層建築的埋深要求。
其二，抗震設計。
根據施工圖審查要點，一般來講，對於半地下室的埋深要求應大於地下室外地面以上的高度，才能不計算其層數，總高度才能從室外地面算起。地下室的牆柱與上部結構的牆柱應協調統一。對地下室頂板室內外板面標高變化處，當標高變化超過樑高範圍時則形成錯層，應採取一定的措施進行處理，否則不應作為上部結構的部位。相關規範明確規定，作為上部結構部位的地下室樓層的頂樓，蓋應採用樑板結構，地下室頂板為無樑樓蓋時不應作為上部結構的部位。結構計算應向下計算至滿足要求的地下室樓層或底板，但剪力牆底部加強區層數應從地面往上計算，並應包括地下層。
其三，合理的防水設計。
由於地下水的存在，故地下室防水設計是一項十分重要的工作，甚至是決定地下室設計成敗的關鍵。在防水設計時應根據工程的性質、使用要求、重要性等合理確定防水等級，根據防水等級確定防水層數。無論防水等級為幾級，地下室混凝土都應為結構自防水混凝土，防水混凝土的抗滲等級應根據水頭高度與混凝土壁厚度比確定，不得人為自行降低。根據防水等級要求，建築地下室僅一道防水混凝土是不能滿足要求的，故一般應做卷材防水，防水卷材在選用時應考慮到地下室環境惡劣、無法更換的特點，儘量選用耐久性好的卷材。
其四，地下室抗浮、抗滲設計。
地下水位及其變幅是地下室抗浮設計的重要依據。實際在地下室抗浮設計時僅考慮正常使用的極限狀態，而對施工過程和洪水期重視不足，因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現區域性破壞。另外，在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建築，由於地下室的面積較大、形狀又不規則，且地下室上方的區域性沒有建築，此類抗浮問題相對難以處理，須作細緻分析後再進行處理。地下室結構設計除應滿足受力要求外，抗滲也是其中一個重點。由於鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作，要達到抗滲目的，一般可採取以下措施：一是補償收縮混凝土。在混凝土中摻微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當其差值大於或等於混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫;二是膨脹帶。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補償混凝土的早期收縮變形，而設定補償收縮混凝土帶可以實現混凝士連續澆注無縫施工;三是後澆帶。後澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進並廣泛應用。
三、結束語
總之，一個安全、適用、合理的地下室，合理的設計是前提，並在參建各方的通力合作下，不斷探索和創新，只有這樣，才能更加合理有效地開發利用地下空間。
參考文獻:
[1]李國勝.多高層建築基礎及地下室結構設計——附例項[M].中國建築工業出版社,2011.9
[2]中國建築標準設計研究院. 防空地下室結構設計[M].中國計劃,2007.4
[3]林樹枝.高層建築結構工程實踐：設計、結構、基礎、施工[M].中國建材工業出版社,2006.3
[4]葉育濤.淺談建築工程地下室結構設計[J].中國科技博覽,201035
[5]董麗媛.建築工程人防地下室結構設計分析[J].城市建設理論研究電子版,201132
[6]王豔玲.淺談地下室結構設計[J].城市建設理論研究電子版,20124
篇2
淺論高層建築地下室結構設計
摘要：本文作者對高層建築地下室結構的設計進行了簡單的分析，供大家參考借鑑。
關鍵詞：高層建築;地下室結構設計
1 地下室的設計
高層建築地下結構設計是一個複雜的過程，地下室與基礎設計的合理與否直接影響高層建築的正常使用與造價，因此，設計時既要滿足功能要求、安全可靠、經濟合理，又要滿足地下室結構抗滲的特殊要求。
1.1 基礎的選型
1.1.1 《高層建築混凝土結構設計規程》JGJ3-201012.1.2條規定，高層建築的基礎設計，應綜合考慮建築場地的工程地質和水文地質狀況、上部結構的型別和房屋高度、施工技術和經濟條件等因素，使建築物不致發生過量沉降或傾斜，滿足建築物正常使用要求;還應瞭解鄰近地下構築物及各項地下設施的位置和標高等，減少與相鄰建築的相互影響。
1.1.2 基礎形式應選用整體性好，能滿足地基承載力和建築物容許變形的要求，並能調節不均勻沉降，達到安全實用和經濟合理的目的。
1.2 抗浮設計
1.2.1 《建築地基基礎設計規範》GB50007-20113.0.2條6規定建築地下室或地下構築物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算。3.0.4條規定，岩土工程勘察報告應提供用於計算地下水浮力的設防水位。
1.2.2 《建築結構荷載規範》GB5009-20012006年版3.2.5條3對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算應按有關的結構設計規範的規定採用。
抗浮驗算時永久荷載的分項係數取值，各地區可能與《建築結構荷載規範》不同，當有地區標準按當地的標準，無地區標準則按《建築結構荷載規範》。驗算建築物抗浮能力必須滿足：
建築物永久荷載/水浮力≥1.0。
1.2.3 當抗浮設計水位較高，裙房滿堂地下室或地下車庫需要採用抗浮措施時，應按工程具體情況區別對待。如果裙房滿堂地下室或地下車庫是獨立建築，與高層主樓基礎沒有連線成整體，並有一定距離不會因差異沉降造成影響時，抗浮措施可以根據經濟技術比較採用：抗浮錨杆、抗拔樁或壓重等方法;如果高層主樓基礎與裙房滿堂地下室或地下車庫連線成整體，均採用樁基，通常抗浮可採用抗拔樁的方法來解決，這幾年預應力管樁應用也比較普遍，可以節約樁基成本大約15%，提高樁基工期大約10%;如果高層主樓基礎與裙房滿堂地下室或地下車庫連線整體，並且高層主樓採用的是天然地基預估有若干沉降量，裙房或地下車庫抗浮宜採用壓重採用素混凝土，重度不小於30KN/M2鋼渣混凝土或砂石料方法，不宜採用抗拔樁或抗浮錨杆，否則必將與高層主樓之間形成差異沉降而造成底板開裂的影響，尤其如北方很多城市的抗浮設計水位由於考慮南水北調提供的較高，但實際地下水位目前而言都是非常低的，如果抗浮採用抗拔樁或抗浮錨杆，裙房或地下車庫與主樓間基礎沉降差異將是非常突出的問題。
1.3 建築物上部結構、地下室、地基的相互作用關係
1.3.1 高層建築的基礎上部整體連線著層數很多的框架、剪力牆結構，地下室四周很厚的擋土牆又緊貼著有效側限的密實回填土，下部又連線著沿深度變化的地基。無論在豎向荷載還是水平荷載的作用下，它們都會有機的共同作用，相互協調變形。儘管在這方面的設計計算理論仍不夠完善，但如果僅僅把基礎從上部結構和下部地基的客觀邊界條件中完全隔離出來進行計算，是根本無法達到真正設計要求的目的。
1.3.2 無論是採用箱基還是筏基，諸多工程的實測都顯示;底板的整體彎曲率都是很小的，往往都不到萬分之五。有一些高層建築箱形基礎的實測值都僅在0.16～3.14×10-4之間。我國測得的筏底板鋼筋應力一般都在20～30N/mm2之間，只有鋼筋強度設計值的十分之一，個別內力較大的工程也幾乎沒有超過70N/mm2。
2 深層水泥攪拌樁高低截面圍護結構設計
2.1 樁牆截面尺寸
儘量利用場地有限的寬度，同時考慮鑽機施工的可能性，確定高樁樁牆的寬度。已定高樁的寬度應滿足安全要求，若計算的寬度也不能滿足安全要求，必須加設低樁。低樁長度即為高樁在坑底以下的入土深度，一般為基坑深度的 0.8～1.2 倍;低樁樁牆寬度應滿足高低樁牆整體的抗傾覆、抗滑移及整體穩定性要求，計算中將樁牆向坑內轉動的原點定為低樁底部的內角點。
2.2 加強高樁懸臂部分的抗彎、抗剪能力
高樁與低樁的截面分界處，因樁牆截面削弱，應予以加強，以增強高樁的抗彎、抗剪能力。
2.3 攪拌樁佈置
攪拌樁採用格柵式佈置，部分位置回填土中難以格柵成樁而採用滿布。
2.4 攪拌樁
攪拌樁採用 425# 普通水泥，摻量 13%。攪拌樁施工順序應從低樁到高樁，若反向施工，在低樁施工時，因低樁在坑底以上段不噴漿，攪拌樁相互交接會削弱高樁截面。
3 抗震要求
地下室如果設計不當，對整體抗震效能會產生較大影響。一般結構中的地下室，其頂板高出室外地坪的高度不應大於本層地下室層高的1/3，否則，該層地下室只能作為半地下室或地上一層進行建模分析計算，此時，即使該層地下室的樓層側向剛度大於相鄰上層剛度的2倍也不宜作為上部結構的嵌固部位;
《建築抗震設計規範》GB 50011-2010中6.1.14 地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，應符合下列要求：
3.1 地下室頂板應避免開設大洞口;地下室在地上結構相關範圍的頂板應採用現澆樑板結構，相關範圍以外的地下室頂板宜採用現澆樑板結構;其樓板厚度不宜小於180mm，混凝土強度等級不宜小於C30，應採用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小於0.25%。
3.2 結構地上一層的側向剛度，不宜大於相關範圍地下一層側向剛度的0.5倍;地下室周邊宜有與其頂板相連的抗震牆。
3.3 地下室頂板對應於地上框架柱的樑柱節點除應滿足抗震計算要求外，尚應符合下列規定之一：
3.3.1 地下一層柱截面每側縱向鋼筋不應小於地上一層柱對應縱向鋼筋的1.1倍，且地下一層柱上端和節點左右樑端實配的抗震受彎承載力之和應大於地上一層柱下端實配的抗震受彎承載力的1.3倍。
3.3.2 地下一層樑剛度較大時，柱截面每側的縱向鋼筋面積應大於地上一層對應柱每側縱向鋼筋面積的1.1倍;同時樑端頂面和底面的縱向鋼筋面積均應比計算增大10%以上;4 地下一層抗震牆牆肢端部邊緣構件縱向鋼筋的截面面積，不應少於地上一層對應牆肢端部邊緣構件縱向鋼筋的截面面積。
嵌固端的選取直接影響造價經濟性，例如強制要求多層剪力牆結構的非人防地下室頂板作為上部結構的嵌固部位進行設計時，經濟性指標較差，在北京市建築設計研究院編寫的《建築結構專業技術措施》第5.4.4條第1、2款規定：多層剪力牆結構嵌固部位一般取基礎頂面;多層剪力牆結構底部加強部位宜取基礎以上至首層頂，當地下室超過一層時，可取地下一層和首層。
4 結束語
地下室的結構設計是一個綜合性很強的問題，涉及內容繁多且複雜，有些問題至今尚未得到很好的解決，如：地基與基礎的相互作用問題、上部結構剛度對地基基礎的影響等等。現代高層建築由於地下工程龐大，建設工程在地下的投資已經接近甚至超過了地上，因此無論是從技術還是從經濟的角度講都需要我們更深入地研究地下室結構設計的技術問題，提高設計水平，真正做到技術與經濟同步、安全與適用協調。
參考文獻：
[1] 莊致來，莫勇.地下室結構設計工程中常見問題分析及對策[J].中國新技術新產品. 2010，09.
[2] 王仙蔚，李曉雷.高層建築地下室結構的設計要點[J].低溫建築技術. 2011，07.