论文部分内容阅读
摘要：我国建筑行业的发展带动了我国高层建筑设计水平的提高，高层建筑设计的内容复杂，其中，高层建筑地下室设计是其中的一个重点环节。本文将从以下几个方面分析高层建筑地下室结构的设计要点。
关键词：高层建筑；地下室；设计要点
一、前言
我国高层建筑地下室设计还存在诸多问题，由于设计存在不足，导致地下室使用不够方便，容易出现结构问题，所以，对高层建筑地下室结构的设计进行分析很有意义。
二、设有地下室的高层建筑嵌固位置分析
在进行钢筋混凝土的建筑结构分析之前，首先必须就结构的嵌固端位置进行确定，因为其关联到计算模型和实际受力态势的吻合度。在目前的工程实际开展中，多数的单塔与多塔式建筑，都附带较大面积的地下室及较少层数的群房，且群房能够相连接形成大的底盘。根据《建筑抗震规范》要求，满足相应条件的高层建筑物的地下室，其顶板即能够作为上部建筑结构的嵌固端。因此在此类高层建筑的嵌固端位置确定时，应当特别注意以下几个方面：
1、地下1 层的结构侧向刚度，不能够低于地面结构的二倍侧向刚
度，对于结构层面的侧向刚度，能够按照等效的剪切刚度进行计算即：
从公式可以看出：G0及G1分别是地下及地上1 层混凝土的剪切模量，A0及A1分别是地下与地上1 层的竖向结构方面的构件总折算的受剪面积，AW是地上一层的抗震墙有效截面面积，Ae是地上或地下1 层柱截面的全部面积，h0与h1分别是地下及地上1 层的层高。在此所指的侧向高度二倍要求，能够理解成：有效数字满足二倍，也即地下室楼层的侧向刚度，要大于其临近上部的楼层侧向刚度1.5 倍。
在地下室的结构材料方面要求：必须采取现浇的梁板结构，其所应用楼板的厚度不能够小于180 毫米，混凝土方面的强度等级不能够低于C30，且需选取双层双向的配筋形式，每层每一方向的配筋率不能够低于0.25%。这即对楼盖的结构与楼板配筋及厚度提出了相对详细的要求，相对于梁板的结构来讲，无梁楼盖的平面结构的外刚度相应较小，在实际中很难满足刚性楼板的基本假定要求，故而在建筑结构上部嵌固位置所使用的地下室顶板及主楼范畴和与其相连接的裙房部分的地下室顶板相关范围，应选择使用现浇的梁板结构。对于不存在地上结构的建筑地下室顶板能够选取无梁楼盖的结构形式，对待地下室方面所营造的大底盘结构来讲，其所指“相关范围”即距离主楼两跨大于15 米的范围。
3、在进行多塔大底盘的地下室楼层结构剪切刚度比计算时，地下室整体的刚度与全部的塔楼整体刚度比，要满足于上文中所提出的刚度比要求，且在每一栋塔楼范畴内的地下室的剪切刚度，同其塔楼上部结构的剪切刚度比应大于1.5。
4、单层的地下室适合选取基础底板来作为结构的嵌固端。通过基础底板的选择，能够充分对基础“无线刚”假定进行利用，也能够为首层的楼面造型创造出灵活的条件。即使首层的楼面存在大开洞或是选取无梁楼盖，都不会对计算准确性产生影响。但若地下室类型为防空抗暴地下室时，其墙体与顶板通常即具备结构嵌固端刚度，在这时便能够将其作为建筑结构上部的嵌固端。
三、高层建筑地下室的基础选型分析
我国《高层建筑混凝土结构设计规程》中的有关地下室的条款中12.1.规定：高层建筑基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及邻近建筑的相互影响，以保证建筑物不致发生多量沉降或者倾斜，并能够满足正常使用功能要求。还应该注意了解邻近地下构筑物以及各类地下室设施的位置和标高，以保证基础的安全和确保施工中不发生意外的问题，根据以上条款的规定，我国地下室的基础形式应该选用整体性好，并且能够满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能够有效的调节不均匀沉降，达到既安全实用又经济合理的目的。对于我国高城建筑住宅地下室的基础选型，最主要的还是要根据上部结构选型、楼高、层数、荷载以及地基的承载能力决定，对于中小高层建筑地下室基础可以采用条形交叉梁基础、满堂筏板、桩筏或者是箱形等基础的形式。对于筏板的基础可以是梁板式和平板式，在高层建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力较大时，可以优先采用平板式。在采用梁板式筏基时，由于基础梁的截面较大，这势必会增加基础埋置的深度。在水位较高时，出现的情况更为不利，梁板混凝土需要进行分层浇筑，而且梁支模比较耗时耗力，这样会无形中拖长工期，相比之下，采用平板式的形式，综合的经济效益相对较高。所以，在现代的高层住宅建筑中，地下室的基础形式一般都采用的是平板式。
四、高层建筑地下室结构的合理设计方案分析
高层建筑地下室的结构设计主要包括外墙、顶板、底板及基础、出入口坡道、楼梯等，如果是人防地下室，包括人防口部设计。
1、荷载
地下室结构荷载包括核爆动荷载（考虑人防）、上部建筑物自重、土压力、水压力及地下室自重等。规范给出了防空地下室不同部位应考虑的荷载组合，结构设计时可依各工程的结构特点，根据规范要求进行荷载组合，地下室各部位参与组合的荷载分别为：顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。侧墙：竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值（仅有局部剪力墙部位）；外墙自重标准值：横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。内承重墙（柱）：顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准值之和，由大的荷载起控制作用。
2、顶板
地下室顶板是高层建筑上部结构的一个水平约束支座，其刚度越大，对上部结构的约束作用越好。因此，地下室顶板厚度不能太薄，一般取≥160mm。人防地下室顶板厚度还要满足人防要求。根据（建筑抗震设计规范）GB 50011-2010，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，对楼板厚度、混凝土强度等级、板配筋率、楼层侧向刚度等都有具体要求。且地下室层数不宜少于两层。规范还明确规定，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。这意味着高层建筑地下室层数或总深层不仅仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算，并应包括地下层。
3、外墙
地下室外墙计算时应进行弯矩调幅，底部为固定支座（即底板作为外墙的嵌固端）、考虑荷载分项系数、有多层地下室时应按多跨连续计算，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样。底板抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配，这类问题在地下车道中最为典型。车道侧壁为悬臂构件，底板抗弯能力不应小于侧壁底部。地面层开洞位置（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，车道紧靠下室外墙时，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。以上两种情况中，由于外墙支承条件不同，计算与设计不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时，应注意外墙上部支座水平力的传递问题。
4、底板
同外墙一样，底板除满足受力要求外，還要满足地下室抗渗、防水要求。因此，地下室底板厚度、配筋不宜太小，底板厚度一般取 40～60cm，配筋率一般取 0.25%。地下室底板标高变化处应根据实际情况设置梁，梁宽不宜小于底板厚度，还应计算板的支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋。桩箱、桩筏基础的地下室底板也是桩承台，还要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等要求。
五、结束语
总而言之，高层建筑地下室结构设计需要按照一定的流程和要求，从而确保设计能够合乎高层建筑的特点，使得高层建筑地下室结构能够在投入使用之后满足需要。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3—2010.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]李国胜.高层建筑主楼和裙房或者地下车库之间的基础设计[J].建筑结构，2009.
[2]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2011.
关键词：高层建筑；地下室；设计要点
一、前言
我国高层建筑地下室设计还存在诸多问题，由于设计存在不足，导致地下室使用不够方便，容易出现结构问题，所以，对高层建筑地下室结构的设计进行分析很有意义。
二、设有地下室的高层建筑嵌固位置分析
在进行钢筋混凝土的建筑结构分析之前，首先必须就结构的嵌固端位置进行确定，因为其关联到计算模型和实际受力态势的吻合度。在目前的工程实际开展中，多数的单塔与多塔式建筑，都附带较大面积的地下室及较少层数的群房，且群房能够相连接形成大的底盘。根据《建筑抗震规范》要求，满足相应条件的高层建筑物的地下室，其顶板即能够作为上部建筑结构的嵌固端。因此在此类高层建筑的嵌固端位置确定时，应当特别注意以下几个方面：
1、地下1 层的结构侧向刚度，不能够低于地面结构的二倍侧向刚
度，对于结构层面的侧向刚度，能够按照等效的剪切刚度进行计算即：
从公式可以看出：G0及G1分别是地下及地上1 层混凝土的剪切模量，A0及A1分别是地下与地上1 层的竖向结构方面的构件总折算的受剪面积，AW是地上一层的抗震墙有效截面面积，Ae是地上或地下1 层柱截面的全部面积，h0与h1分别是地下及地上1 层的层高。在此所指的侧向高度二倍要求，能够理解成：有效数字满足二倍，也即地下室楼层的侧向刚度，要大于其临近上部的楼层侧向刚度1.5 倍。
在地下室的结构材料方面要求：必须采取现浇的梁板结构，其所应用楼板的厚度不能够小于180 毫米，混凝土方面的强度等级不能够低于C30，且需选取双层双向的配筋形式，每层每一方向的配筋率不能够低于0.25%。这即对楼盖的结构与楼板配筋及厚度提出了相对详细的要求，相对于梁板的结构来讲，无梁楼盖的平面结构的外刚度相应较小，在实际中很难满足刚性楼板的基本假定要求，故而在建筑结构上部嵌固位置所使用的地下室顶板及主楼范畴和与其相连接的裙房部分的地下室顶板相关范围，应选择使用现浇的梁板结构。对于不存在地上结构的建筑地下室顶板能够选取无梁楼盖的结构形式，对待地下室方面所营造的大底盘结构来讲，其所指“相关范围”即距离主楼两跨大于15 米的范围。
3、在进行多塔大底盘的地下室楼层结构剪切刚度比计算时，地下室整体的刚度与全部的塔楼整体刚度比，要满足于上文中所提出的刚度比要求，且在每一栋塔楼范畴内的地下室的剪切刚度，同其塔楼上部结构的剪切刚度比应大于1.5。
4、单层的地下室适合选取基础底板来作为结构的嵌固端。通过基础底板的选择，能够充分对基础“无线刚”假定进行利用，也能够为首层的楼面造型创造出灵活的条件。即使首层的楼面存在大开洞或是选取无梁楼盖，都不会对计算准确性产生影响。但若地下室类型为防空抗暴地下室时，其墙体与顶板通常即具备结构嵌固端刚度，在这时便能够将其作为建筑结构上部的嵌固端。
三、高层建筑地下室的基础选型分析
我国《高层建筑混凝土结构设计规程》中的有关地下室的条款中12.1.规定：高层建筑基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及邻近建筑的相互影响，以保证建筑物不致发生多量沉降或者倾斜，并能够满足正常使用功能要求。还应该注意了解邻近地下构筑物以及各类地下室设施的位置和标高，以保证基础的安全和确保施工中不发生意外的问题，根据以上条款的规定，我国地下室的基础形式应该选用整体性好，并且能够满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能够有效的调节不均匀沉降，达到既安全实用又经济合理的目的。对于我国高城建筑住宅地下室的基础选型，最主要的还是要根据上部结构选型、楼高、层数、荷载以及地基的承载能力决定，对于中小高层建筑地下室基础可以采用条形交叉梁基础、满堂筏板、桩筏或者是箱形等基础的形式。对于筏板的基础可以是梁板式和平板式，在高层建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力较大时，可以优先采用平板式。在采用梁板式筏基时，由于基础梁的截面较大，这势必会增加基础埋置的深度。在水位较高时，出现的情况更为不利，梁板混凝土需要进行分层浇筑，而且梁支模比较耗时耗力，这样会无形中拖长工期，相比之下，采用平板式的形式，综合的经济效益相对较高。所以，在现代的高层住宅建筑中，地下室的基础形式一般都采用的是平板式。
四、高层建筑地下室结构的合理设计方案分析
高层建筑地下室的结构设计主要包括外墙、顶板、底板及基础、出入口坡道、楼梯等，如果是人防地下室，包括人防口部设计。
1、荷载
地下室结构荷载包括核爆动荷载（考虑人防）、上部建筑物自重、土压力、水压力及地下室自重等。规范给出了防空地下室不同部位应考虑的荷载组合，结构设计时可依各工程的结构特点，根据规范要求进行荷载组合，地下室各部位参与组合的荷载分别为：顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。侧墙：竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值（仅有局部剪力墙部位）；外墙自重标准值：横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。内承重墙（柱）：顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准值之和，由大的荷载起控制作用。
2、顶板
地下室顶板是高层建筑上部结构的一个水平约束支座，其刚度越大，对上部结构的约束作用越好。因此，地下室顶板厚度不能太薄，一般取≥160mm。人防地下室顶板厚度还要满足人防要求。根据（建筑抗震设计规范）GB 50011-2010，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，对楼板厚度、混凝土强度等级、板配筋率、楼层侧向刚度等都有具体要求。且地下室层数不宜少于两层。规范还明确规定，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。这意味着高层建筑地下室层数或总深层不仅仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算，并应包括地下层。
3、外墙
地下室外墙计算时应进行弯矩调幅，底部为固定支座（即底板作为外墙的嵌固端）、考虑荷载分项系数、有多层地下室时应按多跨连续计算，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样。底板抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配，这类问题在地下车道中最为典型。车道侧壁为悬臂构件，底板抗弯能力不应小于侧壁底部。地面层开洞位置（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，车道紧靠下室外墙时，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。以上两种情况中，由于外墙支承条件不同，计算与设计不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时，应注意外墙上部支座水平力的传递问题。
4、底板
同外墙一样，底板除满足受力要求外，還要满足地下室抗渗、防水要求。因此，地下室底板厚度、配筋不宜太小，底板厚度一般取 40～60cm，配筋率一般取 0.25%。地下室底板标高变化处应根据实际情况设置梁，梁宽不宜小于底板厚度，还应计算板的支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋。桩箱、桩筏基础的地下室底板也是桩承台，还要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等要求。
五、结束语
总而言之，高层建筑地下室结构设计需要按照一定的流程和要求，从而确保设计能够合乎高层建筑的特点，使得高层建筑地下室结构能够在投入使用之后满足需要。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3—2010.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]李国胜.高层建筑主楼和裙房或者地下车库之间的基础设计[J].建筑结构，2009.
[2]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2011.