1.1 结构嵌固端的确定
结构的嵌固端即平常所说的固定端,在此部位不允许构件出现任何位移,这里的位移在结构力学中是指平面x、y两个方向的位移和围绕此支座的转角。建筑地下室嵌固端位置选择一般有两种:一是设在地下室基础底板顶,二是设在地下室顶板顶面。多层地下室结构,常将上部结构的嵌固部位设在地下室顶板,但需满足下列条件:一是地下室顶板与室外地面的高差需小于本层层高的1/3和1.5m;二是地下室顶板应采用梁板结构体系,楼板应连续且无大开口。地板框架梁具有足够的刚度;三是地下室顶板厚度、混凝土强度等级、顶板配筋方法和配筋率、预埋层柱截面和配筋符合规范要求。第四,地下室底板的抗剪刚度不应小于相邻上部结构底板的抗剪刚度的两倍。当运行条件不满足时,嵌入端应位于基础底部。因此,在计算和比较后,应根据项目的实际情况确定嵌入端的具体位置。
1.2 地下室楼盖与楼板的选择
多层地下室结构的楼盖形式主要分为:无梁楼盖和有梁楼盖。无梁楼盖包括:等厚平板式楼盖、带托板柱帽式楼盖和空心密肋楼盖;有梁楼盖包括:单向主次梁式楼盖、十字交叉梁式楼盖、井字梁式楼盖和加腋整间大板式楼盖等。楼盖的选型需要综合考虑以下因素:荷载取值(包括人防荷载、覆土厚度、消防车道、堆积荷载等)、结构形式、使用功能、经济对比、人防等级、嵌固部位等。根据设计习惯和荷载情况,地下室楼盖形式一般选择如下:1.人防区域顶板,需考虑人防荷载,且规范要求最小板厚200mm,常采用加腋整间大板式楼盖;2停车库楼盖,荷载较小,一般采用有梁楼盖,板厚常取120mm;3.室外地库顶板,因有覆土荷载和防水抗渗要求,板厚不小于250mm,常采用加腋整间大板式楼盖和无梁楼盖。
1.3 地下室结构的抗震设计
由于地下室具有很大的挡土墙刚度,并且受到侧向土压力的限制,因此在地震作用下,地下室的侧向位移将受到土的约束,因此地下室对上部结构的嵌入效果是客观的,因此上部结构底部的水平地震力将不可避免地会通过地下室顶板传递,因此地下室顶板必须具有足够的刚度和强大的整体性,以确保上部结构地震力的有效传递。在地下室建筑中,当地下室顶板被视为上部结构的嵌入端时,结构的屈服部分将在地震作用下出现在底层,同时会影响到地下室的第一层。地下结构的地震响应逐渐降低。因此,该规范规定,第一地下层的地震等级不能降低,而地震作用不需要在第一地下层以下计算,其地震结构措施的地震等级可以逐步降低。
2 民用建筑地下室结构设计的要点
民用建筑的地下室结构主要由顶板、外墙、底板、荷载、出入坡道口等部分构成,因此设计工作的重点也集中在上述几个方面。
2.1 荷载设计分析
地下室结构荷载主要由等效静荷载、水土压力、上部结构和地下室自重等核爆炸动荷载的人防因素组成。不同地下室结构的不同部位所承受的荷载组合也有一定的差异。在具体设计中,设计者应分析结构特征,并严格按照荷载组合规范工作。民用建筑地下室不同部位的荷载主要包括以下几个方面:(1)顶板。顶板静荷载和核爆动荷载等效静荷载的标准值;(2)侧墙。横向承受水和土得压力以及水平动荷载标准值,竖向包括核爆动荷载等效静荷载标准值和顶板静荷载标准值;(3)内承重墙。上述建筑物和自身重量标准值、顶板核爆动荷载等效静荷载标准值以及静荷载标准值;(4)基础。主要承受其上述建筑物和墙身自重的标准值,顶板静荷载标准值,顶板传输的核爆动荷载等效静荷载的标准值。
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2.2 外墙设计
地下室外墙是地下室的重要组成部分。它的主要功能是挡土、防渗和将地下室封闭起来。因此,必须保证设计质量。在设计过程中,关键在于地下室外墙内力的计算,这要求设计者综合考虑多个方向的荷载值。通常,设计者应该根据边界支撑条件和长宽比选择合适的计算模型。选择混凝土时,混凝土强度和配筋率应根据外墙裂缝宽度的要求来确定。
2.3 基础底板设计
底板是民用建筑地下室的基础部分。它主要承受上部结构、内部承重墙和挡土墙的荷载,并将荷载传递给地基。因此,应该注意的是,基础的承载力必须满足设计要求。如果底板用作上部结构基础,通常采用平筏基础或梁板筏基础的设计形式。因为底板仍然需要发挥一定的防水和抗渗作用,所以在选择材料时必须严格检查材料的防水性能。在底板设计过程中,经常遇到以下几个方面的问题:首先,因面积和刚度不足导致地基承载能力达不到标准要求,引发不均匀沉降或是侧移等问题;其次,底板厚度不足导致渗水问题。基于此,在底板设计过程中必须进行严格精确的计算,并对其布置进行优化。
2.4 抗浮、抗渗控制的相关措施
许多民用建筑的地下水位相对较高。在地下室结构设计过程中,必须加强对防浮防渗的重视。首先,在防浮计算中,如果地下室部分和地板不多,可以考虑桩基。这是计算桩基抗拉承载力的方法。同时,板的自重和覆料不应对基底结构产生不利影响。一般来说,负载分配系数应根据负载规范的强度计算1.0,负载分配系数在计算抗浮动时应计算0.9;其次,地下室防浮设计应注重地下水水位及其变异性。尤其要多注意施工过程和汛期,同时考虑其使用极限状态,以避免施工过程中的防浮破坏。此外,在许多实际工程中,也经常出现多座建筑物和低层建筑物建立统一的整体大面积地下室的情况。此外,亦有地盘地库以上没有建筑物的情况。在进行防浮设计时,应结合实际情况进行具体分析。确保设计的安全性。
2.5 顶板设计
一般情况下,民用建筑地下室顶板的厚度不易小于160mm。如果是人防地下室的的顶板厚度,则应该满足人防要求的相关标准。
塔的地下室为地下室屋顶时,为保证民用建筑结构上部有效约束,必须满足约束支架地下室屋顶的刚度要求。混凝土的强度、地板的厚度和地板的横向刚度保证符合相应的规范。同时,地下室层数最好超过两层,地下室顶层需要采用梁板结构。瓷砖比例不应低于0.25%。可见,民用建筑的地下室层数和地基埋藏深度都受到上述因素的影响。此外,在计算地下室屋顶或地板结构时,应从上往下计算,直到符合固定端的要求层为止。屋顶不满意时,应计算到地基顶部,剪力墙底部的加固面积需要从地面计算。层的数量是向上计算的。
3 结语
建筑为人们的生活提供了更多的空间和更多的可能性。在建筑设计中不应只关注地上部分的设计,也应该重视其地下室的设计。要想设计出合理经济的地下室就要综合多方面的因素考虑。本文浅谈了建筑地下室设计的几点体会, 希望可以为其他相关设计提供参考。
参考文献
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[2]杨小平,赵冠汝.住宅土建工程造价影响因素与解决对策探析[J].中国高新技术企业,2016(36):244-245.
论文作者:魏志勇
论文发表刊物:《红地产》4月
论文发表时间:2019/1/2