论文部分内容阅读
摘要:城市的建筑除了向高空发展,为解决日益紧缺的停车问题,开发地下空间配建单、多层地下室停车库已是普遍现象。目前从已完工和正在施工的地下室中有许多结构问题反映出来值得重视。地下室规模相比比较所在整个建筑虽然所占面积小,但其设计与施工的问题解决不好将直接给项目建设和使用带来极大的不利影响。对城市建设项目地下室主体结构的设计、施工问题进行分析,提出对地下室进行合理设计和施工的措施。
关键词:建设项目;地下室;技术见解
一、地下室底板的选择
设计中遇到持力层埋深不大,纯地下室因荷载不大基础选择天然基础的时候,一般可采用柱墩加平板式筏板和独立基础加防水板两种方式,各有利弊。柱墩加平板式筏板适用于复杂柱网,具有按刚度分配因而受力均匀的特点,这种基础形式调节不均匀沉降能力强,受力分析和构造较独立基础复杂,施工复杂,费用较高;独立基础加防水板具有传力明确,构造简单,施工方便,经济合理的特点,独立基础承受全部荷载并考虑浮力(当浮力大于防水板及其上的建筑做法总重时),防水板承受浮力,各司其职,造价较低,但是,因为计算假定的选择,在防水板下设置褥垫层(砂或聚苯板)保证其正常状态下不直接承受土的反力,实际上,防水板紧连基础,对基础反力的分担不能忽略,精细计算后需要构造措施加强,这些构造增加了一部分费用。综上所述,单层地下室因水浮力较小,建议采用简捷的的独立基础加防水板,多层地下室因浮力较大,要求底板有较大的厚度,选择柱墩加筏板的方式更为合理。
二、地下室外墙的构造
地下室外墙作为防水构件,一般厚度不小于250mm,为了满足抗渗要求,混凝土标号不低于C30,考虑到高标号混凝土的收缩加剧,其标号一般取C30和C35较为合适。地下室外墙混凝土易出现收缩,又受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝,地下室外墙水平受弯裂缝宽度建议控制在0.25~0.30mm(规范规定的0.2mm是纯弯构件,地下室外墙属于压弯构件,对裂缝控制是有利的,调查近百例已建成的地下室,没有出现因受弯产生的水平裂缝,因此,垂直受力钢筋由强度控制为主,此外外墙可考虑塑性变形内力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用,也可在混凝土自防水的墙体中采用。塑性变形可能只在截面受拉区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝,不会贯通整个截面厚度,所以外墙仍有足够的抗渗能力。对于地下室的裂缝控制要求,应结合地下水位情况、地下室外墙外防水做法以及地下室室内使用功能要求综合确定)之内。
需要注意的是水平筋的构造,外墙按连续梁计算时,水平筋按构造配筋。一般外墙较长时,考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩垂直裂缝的现象极为普遍,首先应将水平筋放置在垂直钢筋的外侧,配筋率宜适当加大,配筋方式按“细而密”原则,即直径宜小间距宜密,间距以150mm为宜。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),必须注意侧壁底部弯矩对底板的传递,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,弯矩很大,相应底板的配筋不能只看底板的计算书。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求,这时做成折板较为合适。
顶板开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符,因楼梯仅占用一个开间,在外墙顶部可设置一道平置外凸出地下室外墙面的卧梁,两端与两侧壁柱相连,这样外墙顶部的支撑条件就是简支,计算可按三边嵌固一边简支考虑。车道紧靠地下室外墙时,车道底板位于外墙中部,应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。当地下室无横墙但外墙上有附壁柱时,柱设计时应考虑外墙传来的水平荷载按梁配筋复核。有的工程基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑回填之前完成地面做法,则外墙计算高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后地下室外立即回填,而地下室地面在完成机电管线布置后才施工,相隔很长时间。这种情况下,外墙计算高度就应算至底板面。为了减小外墙计算高度,可在外墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设加腋并配构造钢筋,这时外墙计算高度可算至地下室地坪,同时还可以考虑将边跨顶板做成1:6的斜坡,不影响地下室的建筑功能,进一步减小外墙计算高度。
三、顶板楼盖的选择
地下室顶板在地下室的设计中至关重要,安全性和经济性都要重视,一般来说,地下室作为大底盘,在验算时作为上部结构的崁固端的刚度比要求较易满足,顶板楼盖形式的选择直接影响投资造价,也因此对其形式的选择一定要慎重。
根据模型条件分析:8.1*8.1的柱网,上覆土1.2m,覆土容重18KN/m3,活荷载3.5 N/m3,框架柱600mm*600mm,抗震等级四级,C30混凝土,梁板钢筋采用HRB400。可采用:①梁板式十字梁、②梁板式井字梁、③梁板式厚板、④梁板式单向单次梁、⑤梁板式单向双次梁、⑥梁板加腋式、⑦无梁楼盖(实心)、⑧无梁楼盖(空心)、⑨有宽扁梁式密肋楼盖这九种选择。分析表明,从综合造价、施工方便、渗漏检修以及涉及的施工图审查等方面因素考量,⑥梁板加腋式充分考虑了构件的受力性能、减少自重并减小了开挖深度,为最优方案;其次是④梁板式单向单次梁,这主要是考虑了地下室顶板作为防水构件的因素,同理单向双次梁不能做到最优板厚在此不予讨论;第三应该是⑨有宽扁梁式密肋楼盖,这种方式从受力性能,减少自重,减小开挖深度方面来讲应该优于单向单次梁,但由于从防水混凝土的最小厚度来讲,因为考虑折算厚度对自重的折减不能做到尽善尽美,同时埋设密肋增加了間接造价;第四,③梁板式厚板,这种方式将力均匀传递,主梁无较大集中荷载增幅受弯配筋;第五①梁板式十字梁,对比梁板式厚板,混凝土量的减少比不上钢筋用量的增加,同理梁板式井字梁不能做到最优板厚在此不予讨论,(参照密肋梁及抗震规范中关于梁较密时,顶板厚度可以适当减薄的相关规范条文,当为井字梁结构时,将顶板厚度减到150mm或200mm,但是审图时套用防水混凝土规范时有风险),第六是⑧无梁楼盖(空心),把它放后面是因为受到条件的制约,包括顶板作为嵌固端不宜采用,审图人员对楼板最小防水厚度的界定,渗漏后检修困难等因素;最后是⑦无梁楼盖(实心),这种体系即使减小了开挖深度仍然造价最高,近年来国内外的的一系列倒塌事件表明,只要设计稍有表达不完善,或者施工不到位,就存在较大的安全风险。
以上仅就单一柱网跨度的比较,不能说一定都按这个顺序,所有的经济合理性,一定是建立在特定的外界条件下,设计人应该根据经验并依据每个工程的实际情况,多做对比和试算,找出最优方案。
四、地下室的抗浮问题
地下室因为地下水的原因,在施工过程中易出现整体上浮,造成梁、板、柱出现大量裂缝渗水等现象,造成了重大的安全隐患和财产损失。因此地下室的抗浮设计的重要性可想而知,应引起足够重视,地下室的上浮破坏基本上可分为三种情况考虑。
结束语
地下室结构设计具有很大的综合性,需要从设计出发,贯穿到施工中去解决问题,本文探讨的设计地下室几个重点部位的设计问题以及一些施工问题,欢迎指正。
参考文献
[1]张帆 地下室顶板楼盖形式土建成本的探讨[J]. ,2017.7:.
[2]朱炳寅、李静.筏型基础与独立基础加防水板的异同分析[J].建筑结构 技术通讯,2008.5:zby21.
关键词:建设项目;地下室;技术见解
一、地下室底板的选择
设计中遇到持力层埋深不大,纯地下室因荷载不大基础选择天然基础的时候,一般可采用柱墩加平板式筏板和独立基础加防水板两种方式,各有利弊。柱墩加平板式筏板适用于复杂柱网,具有按刚度分配因而受力均匀的特点,这种基础形式调节不均匀沉降能力强,受力分析和构造较独立基础复杂,施工复杂,费用较高;独立基础加防水板具有传力明确,构造简单,施工方便,经济合理的特点,独立基础承受全部荷载并考虑浮力(当浮力大于防水板及其上的建筑做法总重时),防水板承受浮力,各司其职,造价较低,但是,因为计算假定的选择,在防水板下设置褥垫层(砂或聚苯板)保证其正常状态下不直接承受土的反力,实际上,防水板紧连基础,对基础反力的分担不能忽略,精细计算后需要构造措施加强,这些构造增加了一部分费用。综上所述,单层地下室因水浮力较小,建议采用简捷的的独立基础加防水板,多层地下室因浮力较大,要求底板有较大的厚度,选择柱墩加筏板的方式更为合理。
二、地下室外墙的构造
地下室外墙作为防水构件,一般厚度不小于250mm,为了满足抗渗要求,混凝土标号不低于C30,考虑到高标号混凝土的收缩加剧,其标号一般取C30和C35较为合适。地下室外墙混凝土易出现收缩,又受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝,地下室外墙水平受弯裂缝宽度建议控制在0.25~0.30mm(规范规定的0.2mm是纯弯构件,地下室外墙属于压弯构件,对裂缝控制是有利的,调查近百例已建成的地下室,没有出现因受弯产生的水平裂缝,因此,垂直受力钢筋由强度控制为主,此外外墙可考虑塑性变形内力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用,也可在混凝土自防水的墙体中采用。塑性变形可能只在截面受拉区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝,不会贯通整个截面厚度,所以外墙仍有足够的抗渗能力。对于地下室的裂缝控制要求,应结合地下水位情况、地下室外墙外防水做法以及地下室室内使用功能要求综合确定)之内。
需要注意的是水平筋的构造,外墙按连续梁计算时,水平筋按构造配筋。一般外墙较长时,考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩垂直裂缝的现象极为普遍,首先应将水平筋放置在垂直钢筋的外侧,配筋率宜适当加大,配筋方式按“细而密”原则,即直径宜小间距宜密,间距以150mm为宜。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),必须注意侧壁底部弯矩对底板的传递,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,弯矩很大,相应底板的配筋不能只看底板的计算书。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求,这时做成折板较为合适。
顶板开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符,因楼梯仅占用一个开间,在外墙顶部可设置一道平置外凸出地下室外墙面的卧梁,两端与两侧壁柱相连,这样外墙顶部的支撑条件就是简支,计算可按三边嵌固一边简支考虑。车道紧靠地下室外墙时,车道底板位于外墙中部,应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。当地下室无横墙但外墙上有附壁柱时,柱设计时应考虑外墙传来的水平荷载按梁配筋复核。有的工程基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑回填之前完成地面做法,则外墙计算高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后地下室外立即回填,而地下室地面在完成机电管线布置后才施工,相隔很长时间。这种情况下,外墙计算高度就应算至底板面。为了减小外墙计算高度,可在外墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设加腋并配构造钢筋,这时外墙计算高度可算至地下室地坪,同时还可以考虑将边跨顶板做成1:6的斜坡,不影响地下室的建筑功能,进一步减小外墙计算高度。
三、顶板楼盖的选择
地下室顶板在地下室的设计中至关重要,安全性和经济性都要重视,一般来说,地下室作为大底盘,在验算时作为上部结构的崁固端的刚度比要求较易满足,顶板楼盖形式的选择直接影响投资造价,也因此对其形式的选择一定要慎重。
根据模型条件分析:8.1*8.1的柱网,上覆土1.2m,覆土容重18KN/m3,活荷载3.5 N/m3,框架柱600mm*600mm,抗震等级四级,C30混凝土,梁板钢筋采用HRB400。可采用:①梁板式十字梁、②梁板式井字梁、③梁板式厚板、④梁板式单向单次梁、⑤梁板式单向双次梁、⑥梁板加腋式、⑦无梁楼盖(实心)、⑧无梁楼盖(空心)、⑨有宽扁梁式密肋楼盖这九种选择。分析表明,从综合造价、施工方便、渗漏检修以及涉及的施工图审查等方面因素考量,⑥梁板加腋式充分考虑了构件的受力性能、减少自重并减小了开挖深度,为最优方案;其次是④梁板式单向单次梁,这主要是考虑了地下室顶板作为防水构件的因素,同理单向双次梁不能做到最优板厚在此不予讨论;第三应该是⑨有宽扁梁式密肋楼盖,这种方式从受力性能,减少自重,减小开挖深度方面来讲应该优于单向单次梁,但由于从防水混凝土的最小厚度来讲,因为考虑折算厚度对自重的折减不能做到尽善尽美,同时埋设密肋增加了間接造价;第四,③梁板式厚板,这种方式将力均匀传递,主梁无较大集中荷载增幅受弯配筋;第五①梁板式十字梁,对比梁板式厚板,混凝土量的减少比不上钢筋用量的增加,同理梁板式井字梁不能做到最优板厚在此不予讨论,(参照密肋梁及抗震规范中关于梁较密时,顶板厚度可以适当减薄的相关规范条文,当为井字梁结构时,将顶板厚度减到150mm或200mm,但是审图时套用防水混凝土规范时有风险),第六是⑧无梁楼盖(空心),把它放后面是因为受到条件的制约,包括顶板作为嵌固端不宜采用,审图人员对楼板最小防水厚度的界定,渗漏后检修困难等因素;最后是⑦无梁楼盖(实心),这种体系即使减小了开挖深度仍然造价最高,近年来国内外的的一系列倒塌事件表明,只要设计稍有表达不完善,或者施工不到位,就存在较大的安全风险。
以上仅就单一柱网跨度的比较,不能说一定都按这个顺序,所有的经济合理性,一定是建立在特定的外界条件下,设计人应该根据经验并依据每个工程的实际情况,多做对比和试算,找出最优方案。
四、地下室的抗浮问题
地下室因为地下水的原因,在施工过程中易出现整体上浮,造成梁、板、柱出现大量裂缝渗水等现象,造成了重大的安全隐患和财产损失。因此地下室的抗浮设计的重要性可想而知,应引起足够重视,地下室的上浮破坏基本上可分为三种情况考虑。
结束语
地下室结构设计具有很大的综合性,需要从设计出发,贯穿到施工中去解决问题,本文探讨的设计地下室几个重点部位的设计问题以及一些施工问题,欢迎指正。
参考文献
[1]张帆 地下室顶板楼盖形式土建成本的探讨[J]. ,2017.7:.
[2]朱炳寅、李静.筏型基础与独立基础加防水板的异同分析[J].建筑结构 技术通讯,2008.5:zby21.