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地下室设计

地下室设计

地下室是一个多工种综合的单体:

特点:

专业交叉多

技术难度大

功能复杂

单体造价高

利润回报低

方案设计的解决策略:

以全面设计观为指导

以扎实的基本功为基础

以精细化节约化设计理念为导向

1.认识地下室

分类:

半地下室:房间地平面低于室外地平面的高度超过该房间净高1/3,且不超过1/2者。

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全地下室:房间地平面低于室外地平面的高度超过该房间净高一半者。

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注意:如果有一面为直接对外的面则需要重新定义地下室范围。

地下室的功能:

为上部所有单体提供配套设备用房、辅助功能用房、消防所需的用房、停车库、地下商业、下沉庭院、高档住宅或公建的其它功能空间等。

2.了解地下室

地下室为一个周边被土覆盖,各功能空间大集合,且自然通风条件极差,火灾危险性较高的建筑,因此在建筑设计过程中需要在满足安全的基础上综合考虑其合理性、经济性。

常规地下室均为以车库为主要功能的单体,一般包含有机动车库、非机动车库、设备用房、可能会有物管用房,上部单体下地下室的楼电梯,可能会有车库单独的疏散楼梯。

结构形式一般为两种:

主楼投影范围结构形式同±0.00以上的结构形式,

中庭部位为框架结构。

基础形式较为多样,常见形式为:

伐板基础——常说的大底板基础,常用于地质条件不好的情况

柱下独立基础——常用于地质条件较好的情况

柱下桩基础——地质条件极差的情况

顶板结构形式也较为多样,常见的有:

单向板楼盖——

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井字(十字)梁楼盖——

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密肋楼盖——

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加腋梁板——

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无梁楼盖——

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空心楼盖——

地下室顶板在中庭范围降板的原因:

1.景观植被种植需要

2.排水管线走管需要

3.场地排水走管需要

常规地下室降板高度为1米,实际做完覆土层仅为不到900高。具体项目还需根据甲方和地方规定做具体设计。大型社区的开发商,目前将环境设计也做为建筑设计的一部分,很多环境要在地下室顶板上来完成,要求我们在先行的硬件设计上留足供环境设计的空间,也就是我们要讲的覆土层厚度。

大环境种植时控制在0.9~1.20m (可种植大型乔木)

小环境种植时控制在0.6~0.9m (草坪、花草、罐木等)

设有覆土层的地下室,重力管线可通过覆土层集中后排入市政管网;对于大于0.7m厚的覆土,重力管线可直接穿越,无需做管沟保护。小于此数时,重力管线遇车道等需要进行构造加固。重力管线不得穿人防顶板。

地下室施工工艺:

1.场地大开挖,做边坡支护(放坡、喷锚、护壁桩)。

2.如果在地下水位以下需做降水处理——保证施工安全和浇筑底板的工艺要求

3.打垫层

4.找平后铺防水卷材

5.浇筑保护层

6.浇筑底板

7.浇筑结构柱和侧壁,做侧壁防水

8.顶板浇筑

9.找平后做顶板防水

10.做顶板防水保护层

3.设计地下室

3.1. 层高的确定

3.1.1.一般地下室均会以车库形式出现,规范规定车库车道净高不小于2.2m,常规柱网梁高考虑消防车荷载按800~900mm考虑,风管按400mm考虑,风管下喷淋按200mm高考虑,综合以上因素地下室层高按3.7~3.8m考虑。

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3.1.2设备用房净高需要由相关专业根据特定设备的要求给建筑专业提供净高设计要求。

3.1.3非机动车库规范要求其净高不低于2m,计算方式同前,但须根据所处区域上部是否在中庭还是在主楼范围有所不同。

3.2. 防火分区的划分

3.2.1. 一般地下室均会以车库形式出现,在这种情况下一个车库防火分区最大建筑面积2000平方米,建筑物首层和半地下室汽车库防火分区最大建筑面积2500平方米,机械式立体汽车库防火分区最大建筑面积1300平方米。设置喷淋时以上防火分区建筑面积增加1倍。机械式立体汽车库停车数超过50辆应采用防火墙分隔开。(汽车库修车库停车场防火设计规范5.1.1,5.1.3)

3.2.2. 汽车库修车库停车场防火设计规范7.2.1条规定停车数超过10辆地下汽车库、机械式立体车库或复式汽车库以及采用垂直升降梯做汽车疏散出口的汽车库均需设置自动喷水灭火系统,常规地下室均超过10辆,因此防火分区均较规范值放大一倍。

非机动车库防火分区面积为500平方米,设置喷淋以后增加1倍,可做到1000平方米。

集中设备用房超过200平方米可单独作为一个防火分区设计,设置喷淋可做到1000平方米。

地下商业防火分区在设置喷淋情况下可做到2000平方米。

3.3机动车库位置的选择

尽可能利用中庭以及建筑周边等部位布置,这些部位不受上部单体结构影响,停车效率最高。

3.4非机动车库的位置选择

一般是利用主楼下部无法停车以及地下室边角等利用率低或者无法利用的空间,但需要注意的是机动车库坡道较长,能整合成一个车库的最好不要分开。

自行车库一般能满足规划指标要求即可,其空间形状不做深究。

3.5设备用房的位置选择

设备用房作为为上部建筑服务的用房其位置最好在地块中部临市政道路,便于从市政进线和以等距离的方式辐射整个项目用地。

设备用房常利用沿街单体下部不便于停车的部位布置,但需注意电气设备用房和生活水泵房及生活水箱间等有卫生要求的房间不能布置在上部用水房间下部。

电气设备用房需要降板做电缆沟,对于多层地下室应设置在地下室底层,如果设置在其它楼层会影响下层局部净高。

消防水池考虑到消防车吸水高度的要求,只能设置在地下一层,且池底标高较场地标高不超过6米。

3.6.地下室的优化设计

3.6.1.机动车库的优化设计。

重要性:

机动车库作为常规地下室面积比例最大的功能空间,提高停车效率能最大限度减少地下室成本投入。

原则:

1满足相关规范要求;

2流线通畅——少回头弯、少尽端路、主流线清晰

3停车效率高——单车建筑面积控制在38㎡以内

4土方开挖量小

5施工简便——自身以及对周边

6后期运行费用省

7维护费用低

目的:

在满足规范前提下,设计出流线合理、停车效率最大、成本最低的地下车库。

结果:

在相同面积下布置出更多的机动车位;以最小的面积容纳进相同数量的机动车。

机动车库组成:

1停车位——大车2.4m×5.3m,小车2.2m×4m;

2行车道;

3出入口坡道;

4多层地下室内部坡道。

如何提高停车效率最有效的方法:

利用景观区域的下部——结构柱网灵活

利用主楼结构体边缘——减少开挖

主车道同总图绝大多数单体平行——可充分利用主体边缘停车

双面停车——效率最高

少短支路——提高利用率

坡道重合——减少面积计算、提高效率

减小地下室地面同场地出入口高差——减少土方,缩短坡道长度

地下室常规柱网:7.8~8.4m×7.8~8.4米

车道宽度:双车道5.5m ,单车道4.0m。

坡道宽度:双车道7.0m,单车道4.0m 。

坡道数量的确定:

小型车库≤50辆1个单车道

中型车库51—300辆1个双车道

大型车库301—500辆2个单车道或1个单车道1个双车道

特大型车库≥501辆2个单车道和1个双车道

多层地下室各层坡道数量的确定根据本层停车数+下部各层停车数之和确定。(注:以上为规范下限,根据实际情况酌情增设)

坡道位置的确定:

1直接连接主车道;

2 靠近总图出入口;

3主车道的确定;

4平行绝大多数单体;

5靠近主楼;

6单向流线;

7联通出入口

安全出口的确定:

1一个防火分区两个安全出口;

2疏散距离为60米,如在此范围无安全出口可利用防火墙上开门方式向相邻防;

3火分区疏散;

4可利用主楼下地下室的楼梯作为安全出口;

5相邻防火分区防火墙上的楼梯可共用分别作为各自安全出口

防火分隔:

1停车位用防火墙;2车道用特级防火卷帘

排水设计:

1单层地下室采用集水坑排水;2多层地下室的非底层采用地漏(以上均为其3米范围内找坡)

地面设计:

一般采用细石混凝土地面——耐磨

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3.6.2.非机动车库的优化设计。

利用地下室边角余料布置,形态怪异无碍,只要能满足指标要求即可。自行车库坡道坡度不超过1:5,每段坡长不超过6m,踏步宽度不小于400mm。

3.6.3.设备用房设计

3.6.3.1.水泵房

生活水泵房:

当市政给水压力无法满足较高楼层供水或长期压力不够时设置的二次供水的泵房。常规市政压力仅能供给4层左右高度楼房用水。

常常和生活水箱间紧密联系在一起,便于取水。

地面需做防排水设计。

消防水泵房:

1市政压力无法满足消防系统水压要求时设置,常常和消防水池紧密联系在一起,便于取水。

2地面需做防排水设计。

3能直通安全出口。

3.6.3.2.生活水箱间:

1储存生活用水的房间,内设不锈钢水箱。

2地面需做防排水设计。

3.6.3.3.消防水池:

1储存消防用水的钢筋混凝土水池,一般是供消防车取水的消防水池和室内消防系统用水的消防水池合二为一。

2总容量超过500m3需分成两个水池。

3当为多层地下室时供消防车取水的消防水池必须设置在负一层,主要是考虑消防车吸水高度的要求,其余水池设置在底层,节省含钢量。

4需做防水处理。

5设室外消防吸水口,为消防车吸水提供方便,此口离建筑外墙不小于5m远

3.6.3.

4.变配电房:

变配电房,变压器室和配电室的总称。

配电室分高压和低压配电室, 配电室从下部进线,因此配电室需设置电缆沟。

变配电房净高不小于3.8m,通常需要抬高顶板,同时顶板的覆土需满足给排水专业走管,此时覆土不应小于0.6m。

变电房、配电房、开关房、高压配电室、低压配电室、变压器室等,净高要求:不小于3.8m。

3.6.3.5.柴油发电机房:

1保证消防用电安全。

2停电时供电梯和不能停电设备持续用电需要。

3需设置贮存8小时用油量的储油间。

4需要有一个联通地面建筑直通小区最高建筑屋顶的排烟道。

5需做降噪、防震处理。

6.净高要求:不小于4.0m,当发电功率低于1000kW时可以做到4m以下。

3.6.3.6.风机房(净高要求3~3.2m):

排烟、送风、排风、核心筒井道加压送风机房的总称。

排烟设备平时可兼做排风功能。

地下室车库通风工作原理:

地下车库作为通风条件差的建筑,需要保证其空气卫生条件,唯一的办法就是让地面新鲜空气通过各种通道进入地下室换气。能达到这个效果的方式就是让地下室处于负压状态。产生负压的方式:排风量>进风量。

地下车库通风工作方式:

排风机房通过排风井排出地下室空气,送风机房通过送风井将室外新鲜空气送进地下室,由于两者风量不一致,产生负压,通过汽车坡道自然吸入室外新鲜空气。

设备用房通风工作方式:

不会产生大量废气,所以保证其正常工作压力,排风量=进风量。每个防火分区内均有风机房,单个风机房面积不超过30m2。

3.6.3.8.消防控制室:

内设消防联动控制系统,火灾自动报警系统;常和安防监控系统整合在一个房间;双电源供电;常设置在首层,条件受限可设在地下室;常规项目面积区间40~60㎡;直通室外或安全出口。

4地下室结构设计

4.1 地下室构造埋置深度:

地下室构造埋置深度,其目的是满足建筑物构造稳定要求。高层结构规范规定:

1) H/18 桩基础。

2) H/15 天然地基筏基。

4.2 地下室顶板的结构形式:

1. 梁板楼盖(梁高0.9m,人防顶板梁高1.0m)

2. 井字(十字)梁楼盖(梁高0.8m,人防顶板梁高1.0m)

3. 密肋梁板楼盖(梁高0.8m,人防顶板梁高1.0m)

4. 加腋梁板楼盖(梁高可控制0.7m,人防顶板梁高可控制0.9m内)

5. 无梁楼盖(顶板最小板厚0.4m,层高可低至3.4m)

6. 空心楼盖(BDF薄壁箱体空心楼盖顶板最小板厚0.45m,层高可低至3.45m)

4.3 层高

一般地下室均会以车库形式出现,规范规定车库车道净高不小于2.2m,常规柱网梁高考虑消防车荷载按0.8m考虑,风管按0.4m考虑,风管下喷淋按0.2m高考虑,底板建筑面层按0.1m考虑,综合以上因素地下室层高按3.7m考虑,人防地下室层高按3.9m。加腋梁板楼盖地下室可比梁板楼盖地下室层高低0.1m(非人防3.6m,人防3.8m),无梁楼盖地下室可比梁板楼盖地下室层高底0.3~0.4m(非人防3.4m,人防3.6m)。

地下室设计

4.4 地下室结构设计主要包括:

顶板、中间层楼板、底板、地下室墙柱、地下室外墙、后浇带、车道板、楼梯、生活水池、消防水池(可用底板做水池底板)、集水井(坑)、节点大样等。其中,最为复杂的是底板(受力复杂)和顶板(标高、配合复杂)的设计。

4.5 地下室结构设计主要荷载:

结构构件自重、消防车活荷载(梁板设计时,可以折减)、施工活荷载(不与消防车活荷载同时组合)、顶板覆土荷载、底板面层附加恒载、水浮力、人防荷载等(基础设计不考虑人防荷载,但是构件需要验算承载力)。

4.6 地下室模型计算

地下室模型荷载取值比较复杂,除了常见楼面恒活荷载、梁上线荷载以外,还包括顶板覆土荷载、施工活荷载、消防车活荷载、水浮力、人防荷载等。地下室结构模型可不考虑风荷载,应注意的是,如果顶层取为嵌固端,此时不存在地震力,即不考虑地震作用,但应注意结构的抗震等级取上部结构的最高抗震等级。水浮力是变化的荷载,通常的处理方法是:在水位变动剧烈地区,水浮力按活荷载的分项系数考虑;在水位变动较小的地区,按恒载分项系数考虑。顶板结构为大板(加腋梁板、无梁楼盖)体系时,可将消防车道和消防登高面导入模型建模。

一个完整的地下室计算模型应包括地下室整体抗浮模型、地下室基础模型、顶板计算模型、底板计算模型(人防区和非人防区)。

(1). 地下室整体抗浮计算模型

将结构布置导入建模,其荷载取值为:结构构件自重(顶板、底板)、顶板覆土重、底板面层附加恒载、水浮力(向上)。整体抗浮模型中不需要考虑活荷载(消防车活荷载也不考虑)。在SATWE中计算完成后,进入JCCAD中读取标准组合下“D+L“工况下柱底内力,为负值时代表需要抗浮设计。根据抗拔特征值计算抗拔桩(锚杆)的根数。

(2). 地下室基础计算模型

基础设计时,不考虑消防车活荷载、不考虑人防荷载、也可不考虑水浮力,只需考虑模型恒活荷载。在SATWE中计算完成后,进入JCCAD中读取相应荷载,进行基础设计。若为桩基础,进入JCCAD中读取标准组合下“D+L“工况下柱底内力,进行基础的布置。

(3). 地下室顶板计算模型

地下室顶板模型为地下室设计的母模型,其余模型均以顶板模型为模板,进行增减改建,因此,建模时应力求准确合理。

顶板荷载取值为:构件自重、覆土重、楼面施工活荷载(5.0kN/m2)、消防车活荷载、塔楼、裙房首层隔墙线荷载,人防顶板区域,尚应叠加考虑人防荷载,此时,人防荷载向下与重力荷载同方向。

(4)地下室底板计算模型(人防区和非人防区)

底板荷载主要有底板自重、底板面层附加恒载、水浮力、人防区的人防荷载;非人防区还应验算准永久组合下底板底面的裂缝0.2mm。对于人防区底板,需分三个模型进行计算,第一个模型用来计算无人防荷载正向荷载工况作用下底板配筋,此工况下底板的板底配筋较大,与水反力工况下的受力相反;第二个模型用来计算无人防荷载时,取水浮力、底板自重、底板面层附加恒载下的配筋结果与准永久组合(D+0.5L)底板底面的裂缝0.2mm控制下的配筋结果的大值;第三个模型再叠加人防荷载(此时混凝土强度提高1.5倍、3级钢钢筋强度提高1.2倍;人防与水浮力组合时,荷载分项系数均取1.0)的配筋计算结果,但不用验算裂缝。取此三个模型结果的大值包络设计。

1)正向荷载工况下强度验算,底板自重(向下,分项系数1.35)、底板面层附加恒载(向下,分项系数1.35)、车库活荷载4.0kN/m2向下,此工况下底板的板底配筋较大,与水反力工况下的受力相反。当底板为自承重时可不考虑正向荷载工况。

2)底板自重、底板面层附加恒载、水浮力(分项系数常年水位可取1.2,最高水位可取1.05)与准永久组合下底板底面的裂缝0.2mm控制,取设计结果的包络值。

3)底板自重、底板面层附加恒载、水浮力、人防区的人防荷载,混凝土强度提高1.5倍、3级钢钢筋强度提高1.2倍,配筋设计结果。人防荷载工况也可以用水浮力来等效,在人防工况下,水反力(设计按恒载考虑)的组合系数取1.0;

h总=[h水头+25/g(核六)]/1.2/1.2;

如水头3.5m,核六人防;则等效水浮力F总=[3.5x10+25]/1.2/1.2=41.67kN/m2。

取此三个模型结果的大值包络设计。

4.7 地下室侧壁

地下室侧壁按静止土压力、水土分算计算,即k0=0.5=1-tanθ(θ=30°,内摩擦角保守可取20°)。迎土面支座配筋按0.2mm裂缝控制,保护层厚度40mm。

侧壁的层高可取顶板至底板之间的高差。侧壁的主要荷载为土、水的水平侧压力,室外地坪活荷载,顶板覆土或上部结构传至顶板的荷载,人防等效静荷载。有人防荷载时,不用考虑裂缝,混凝土强度提高1.5倍、3级钢钢筋强度提高1.2倍。计算侧壁时,土重度可取18kN/m2,土浮重度取11kN/m2,水重度取10kN/m2;室外地坪活荷载通常情况下取5kN/m2,特殊情况下取10kN/m2。

1.一般情况下,侧壁按单向连续板计算,底层嵌固,顶层铰接,当顶板比侧壁厚时,可按固结考虑。侧壁的构造配筋率,高规国标为竖向、水平双层总配筋率0.3%,高规省标竖向、水平配筋率0.25%。东

莞地区竖向、水平按单层0.2%控。竖向钢筋按计算确定,通长钢筋间距常取150mm,迎土面支座不足设另加筋;水平分部筋按单层0.2%最小配筋率控制,间距150,如对于350mm厚侧壁为12@150。特别注意东莞地区层高中间范围内水平分布筋间距为100mm。

2.当层高较高时,为减少侧壁厚度改善经济性,可考虑结合柱网增设扶壁柱(需与建筑协商)。当扶壁柱截面高度大于板跨(层高)的1/6(或悬臂高度的1/4)和侧壁厚度的2倍时,侧壁可按四边支承(一般情况)或三遍支承(顶端无楼盖),竖向和水平钢筋均按计算配筋,竖向通长钢筋间距150mm,迎土面支座不足另加;水平钢筋间距150mm。扶壁柱按要求配筋。

3.当侧壁顶端没有顶盖时(如地下室范围以外的车道),应按悬臂板计算配筋。配筋原则同一般情况。

4.一般情况下,地下室侧壁无需做暗梁。

5.条形基础时,地下室侧壁可按压弯构件设计。

4.8 地下室构件与大样设计

4.8.1集水井(坑)大样

4.8.2水池侧壁

4.8.3底板折板大样

4.8.4底板电梯基坑构造大样

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