地下室结构设计之一
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地下室底板无梁楼盖的设计地下室在民用建筑中应用越来越广泛(特别是高层建筑),一般用作地下商场、停车场以及人防设施。
在多雨的广东地区,地下室底板经常承受水浮力作用,防水抗渗要求地下室底板板厚比较厚,板厚不少于250mm, 无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系,楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。
无梁楼盖的特点是板厚比较厚,楼盖比较重,有利于提高结构的抗浮能力,在施工方面,采用无梁楼盖结构形式有省砖模、楼面钢筋绑扎方便,设备安装方便等优点,从而大大提高了施工速度。
因此,无梁楼盖在地下室底板的应用越来越广泛了,本文主要针对地下室底板无梁楼盖的设计,结合结构设计软件08版PKPM-SLABCAD,谈谈自己的一些设计心得。
一.由抗渗等级、设防水位、地下室侧壁壁厚初步定底板板厚1.由地下室的埋置深度确定防水混凝土的设计抗渗等级,根据《地下工程防水技术规程》第4.1.4条3.侧壁与底板(基础)连接,底板(基础)视为侧壁的固定支承时,底板(基础)的厚度必须大于池壁,可根据地基的土质情况取1.2~1.5倍侧壁厚度,并将底板(基础)外挑;当侧壁与底板板厚一样时,底板可视为侧壁的弹性支座,对于外墙为悬臂式挡土墙,一般都按底板为池壁的固定支承,故相应部份的底板板厚需为侧壁厚度的1.2~1.5倍。
工程实例:工程概况:某工程位于中山东区,一层地下室车库,室外地面标高-0.100m,地下室底板板面标高-3.300m,设防水位为-0.300m.楼梯间在首层±0.00m处无楼板,楼梯间外墙为悬臂构件。
暂定底板板厚300mm。
工程埋置深度H约为(-0.100)-(-3.3-0.300)=3.5m,根据表4.1.4,底板的防水抗渗等级为P6;水头高度H1=(-0.300)-(-3.3-0.300)=3.3m,根据表1,H1/t≤10,t≥330mm,暂取板厚t=350mm 楼梯间外墙的计算模型为一端固端一端由的悬臂构件,通过构件计算得楼梯间外墙的合理壁厚为350mm,故与楼梯间外墙相连的底板的板厚取1.2~1.5倍侧壁壁厚,由于该工程地基土质较好,故该部份底板板厚t取450mm.二.板面荷载计算1、底板强度挠度裂缝主要受两种荷载工况控制,向下力(自重、一般使用活荷载)控制和向上力(浮托力)控制两种主要工况。
地下室总结一、嵌固端选取根据不同的结构形式,地质情况,嵌固端的选取主要有:1、一般情况下以地下室顶板作为嵌固端,需要满足:抗规:结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的倍;高规:结构底部嵌固层,侧向刚度比不宜小于;高规:当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固端时,嵌固端下移,满足高规条,此时地下室顶板仍宜按嵌固部位要求设计,楼板厚度不宜小于150mm;2、单层地下室的多高层建筑,采用天然地基、桩-筏基础时,通常采用基础底板作为嵌固端,充分发挥底板的无线刚度;3、只有地下室才具备对上部结构嵌固的基本条件;上部其他楼层,即便满足刚度比要求也不能成为其上部结构的嵌固端,只能作为刚度突变楼层考虑如大底盘、多塔楼裙房顶4、地下室顶板作为嵌固端时,地下室顶板与室外地面的高差小于地下室层高的1/3,且不大于;注:地下室顶板不能作为上部结构嵌固端部位时,嵌固端下移;此时应考虑地下室实际存在的嵌固作用,对地下室顶板仍宜按嵌固部位楼层要求设计,其楼板厚度不宜小于160mm; 二、地下室外墙1、地下室外墙计算简化模型地下室外墙工程做法:地下室底板与地下室外墙的连接为固接,楼板与地下室外墙的连接为铰接,沿竖向取1m宽的外墙按单、双多跨来计算地下室外墙的弯矩;实用工具:小虎工具箱、理正注:1当地下室顶板与墙身厚度接近时,可采用两端固接计算简图计算;2地下室外墙相连的柱或墙刚度较大,且外墙板长高比小于2时,可按双向板设计;3建筑尽量不要用重力式挡土墙;2、参数选取1土质情况:根据实际选取,粘性土:18KN/m3;水容重:m32主动土侧压力系数:一般取;可根据地勘报告计算K0=1-sinφφ为土的有效内摩擦角3外墙尺寸:一层地下室:250-400mm;二层地下室:400-500;4混凝土强度:一般为C25-C353、配筋要求竖向和水平分布钢筋应双层双向布置,间距不宜大于150mm,配筋率不宜小于%高规三、地下室底板设计标准规定:地下室底板结构体系应由设计单位提供两个或以上方案综合比选,初步设计时可按下列原则选用:A、当建筑场地、地下水位、地下室底板标高和室外地坪标高等因素和条件适当时,地下室可不设结构底板,室内仅设置建筑地面;不设地下室结构底板的建筑,应采取设置地下盲沟管等有效的排水措施,确保地下室室内的正常使用;B、设置地下室底板时,在仅考虑地下水浮力的情况下,当水头小于时,地下室底板优先选用板式结构体系;当水头大于时,地下室底板优先选用梁板结构体系;1、整体抗浮底板设计1计算公式地基基础规范:G k/G G,G≥G G;G G一般取注:1G k为建筑物自重及压重之和,不包括活荷载和后砌隔墙荷载;结构自重应取材料容重较小值;2水头高度的计算,无论抗浮的设计水位的标高是否高于地下室顶板,计算时最高取至地下室顶板标高3地下室顶板的覆土容重,位于地下室水位以下,取浮容重,位于地下水位以上根据压实程度取16-18;2处理方式1对非岩石地基如粉质粘土、粉土、中粗砂等易开挖的地基,首选地下室底板压重方案;造价低2对岩石地基等开挖难度较大的地基,优选地下室顶板压重的方案多层地下室同理;造价高2、局部抗浮底板设计1计算方法1荷载确定:浮力-底板及其上部恒载其中,浮力的分项系数取;自重分项系数取2防水板采用防水板形式,厚度约250-400mm,防水板不考虑地基沉降对板变形的影响,仅承受水浮力以及上部的荷载;设计方法:可在盈建科软件进行防水板的设计;3筏板如果采用筏基,筏板需要进行抗浮设计,满足承载力等要求外,还需满足抗浮要求;四、地下室顶板1、顶板选型1若地下室顶板作为结构嵌固端:一般上部有塔楼1作为上不结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30高规;2普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;作为上部嵌固端部位的地下室楼层的顶板应采用梁板结构,楼板厚度不宜小于180mm,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于%;高规3地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2;高规4地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点设计要求高规5地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积;2地下室顶板不作为结构嵌固端:上部没有塔楼顶板覆土厚度一般控制在~,局部可堆高至~,堆高点宜选在柱上并向四周放坡,顶板荷载应按景观要求分块计算;当堆高面积过大时,可采用地垄墙形式降低荷载;2、顶板荷载选取恒载主要是覆土厚度,按实际情况,覆土容重按实际18KN/m3正常使用活荷载m2考虑景观,一般可以取m2,如有人防要求,核6级甲类防空地下室人防荷载取m2;消防车道:单向板楼盖板跨不小于2m或双向板楼盖板跨不小于3m:35kN/m2;双向板楼盖板跨不小于6m6m或无梁楼盖柱网不小于6m6m:20KN/m2;折减系数荷载规范楼面梁:第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵勒应取,对单向板楼盖的主梁应取,对双向板楼盖的梁应取.墙、柱和基础:第8项的客车吗,对单向板楼盖应取,对双向板楼盖和无梁楼盖应取.注:消防荷载参考附录B进行折减;2、筑博选型对比可行的平面布置方案有:1、单向板方案;2、加腋大板主梁方案;3、井字梁方案;4、无梁楼板方案;5、十字梁方案,具体如下:1单向板方案平面布置及梁、板配筋结果如下:2加腋大板主梁方案平面布置及梁、板配筋结果如下:3井字梁方案平面布置及梁、板配筋结果如下:4十字梁方案平面布置及板配筋结果如下:梁加腋详图同方案一5无梁楼板方案平面布置及梁、板配筋结果如下:根据以上各方案,对其钢筋、混凝土和模型用量进行统计,综合比较如下:采用无梁楼盖方案,如能降低地下室层高米,每平米可以额外节约造价81元;由以上统计可知,无梁楼盖方案在综合造价方面有较大优势,故建议地下室顶板采用无梁楼盖方案;五、无梁楼盖设计1、暗梁:暗梁宽度取柱宽及两侧各倍板厚之和高规2、柱帽:柱托板的长度和厚度应按计算确定,且每方向长度不宜小于板跨度的1/6,其厚度不宜小于板厚度的1/4;7度时宜采用柱托板,8度时应采用有柱托板,此时托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽度和4倍板厚之和;3、双向无梁板厚度与长跨之比4、设计要点1无梁楼板的建模:PMCAD虚梁+弹性板6;PMCAD等代扁梁+不需输入弹性板6六、盈建科参数1、地下室信息。
建筑工程中的地下室设计规范地下室作为建筑工程中的重要组成部分,设计规范的合理性对于建筑的安全性和使用效果具有重要影响。
本文将从地下室设计的结构、排水、通风等方面,介绍建筑工程中的地下室设计规范。
一、地下室设计的结构规范地下室作为建筑的承重结构之一,其设计需要遵循相关结构规范,确保其能够承受地上建筑的重量,首先,地下室的墙体和地板需要经过合理计算和加固,以确保其稳定性和抗震能力。
墙体的厚度、加固方式以及使用的材料都需要符合设计规范要求。
其次,地下室的梁柱系统需要根据建筑结构的需求进行设计。
梁柱的尺寸、布置和材料的选用都需要满足建筑的承载要求,并且要考虑到地下室内布置的灵活性。
最后,地下室的屋顶设计也是非常重要的,特别是在地下室作为地上建筑的基础时,屋顶的防水和隔热性能需要得到特别关注。
屋顶的材料选择、防水层的施工以及保温层的设置都需要按照相关规范进行。
二、地下室设计的排水规范地下室的排水设计是建筑工程中的重要环节,规范的排水系统可以有效避免地下室内的积水和湿气,保证地下室的使用效果。
首先,地下室的地面要进行正确的坡度设计,确保地面能够自然流向排水口。
地下室地面的材料选择也是需要考虑的因素,防滑性和排水性能的兼具是必要的。
其次,地下室的排水口和排水管道的设置需要符合规范要求。
排水口的位置应合理,能够顺利排出地下室内的积水。
排水管道的材料和直径等参数也需要满足建筑设计的要求。
最后,地下室的防水设计也是排水系统设计的一部分。
通过合理的防水层的施工和防水材料的选用,可以有效地防止地下室受到地下水的侵害。
三、地下室设计的通风规范地下室作为一个相对封闭的空间,通风系统的设计非常重要。
合理的通风设计可以保证地下室内空气的流通,排除潮湿和异味等不良影响。
首先,地下室的通风系统应包括进风口和出风口。
进风口的位置要合理选择,远离可能产生异味的区域。
出风口的数量和位置要能够保证地下室内空气的顺畅流通。
其次,通风系统的设计要考虑到通风效果和噪音控制的平衡。
地下室设计规范(一)引言概述:地下室设计是建筑工程中的重要环节,其规范设计对于确保地下室的安全、功能和舒适性至关重要。
本文将围绕地下室设计规范展开探讨,包括地下室的结构设计、通风与采光、防水与排水、安全与紧急疏散、装修等方面。
正文内容:1. 地下室的结构设计- 地下室结构的承载力与抗震性能- 地下室的基坑开挖与支护结构设计- 地下室的地板、墙体及顶板设计- 地下室的梁、柱与框架结构设计- 地下室的防水与防潮结构设计2. 地下室的通风与采光- 地下室的自然通风与人工通风设计- 地下室的通风管道与风道布置- 地下室的采光窗设计与位置选择- 地下室的通风与采光系统的运行与维护- 地下室的热、湿度与空气质量的控制设计3. 地下室的防水与排水- 地下室防水层的材料与施工技术选择- 地下室排水系统的设计与布置- 地下室的雨水排放与污水处理设计- 地下室泵站与防洪排水系统设计- 地下室防水与排水系统的检测与维护4. 地下室的安全与紧急疏散- 地下室灭火系统与灭火设备的设计- 地下室的紧急疏散通道与出口设计- 地下室安全出口标志与照明设计- 地下室的火灾报警系统与监控设备- 地下室的安全防护门与防火隔离设计5. 地下室的装修- 地下室装修材料的选择与施工要求- 地下室的墙面、地面与天花板装修设计- 地下室的照明与照明设计- 地下室的空调与环境控制系统设计- 地下室的室内装饰与室内家具布置总结:地下室设计规范是保障地下室安全性与舒适性的基础,从结构设计、通风与采光、防水与排水、安全与紧急疏散、装修五个大点展开阐述。
合理的地下室设计规范不仅能提高地下室的使用价值,还能确保人们在地下室内的安全与舒适体验。
地下室结构的抗震设计分析一、几种主要的地下结构抗震设计方法1、静力法。
把地震作用当作等效的静力荷载进行抗震计算。
它通常应用于地下管线、洞道的横截面抗震设计,它把地震时的土压力和结构物以及结构物以上覆土层作为外力考虑。
这种方法的缺陷在于没有考虑土层与结构各自的振动特性及其相互间的关系。
2、反应位移法。
70年代,日本学者从地震观测入手,提出了地下线状结构抗震设计的反应位移法。
其基本原理就是用弹性地基上的梁来模拟地下现状结构,把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上,以求解在梁上产生的应力和变形,从而计算地下结构(隧洞、管道、竖井等)地震反应,公式可以简化为拟静力计算公式,K{U}=Ks{Ug}。
式中的矩阵K包括地下结构的刚度Kt和地基抗力Ks。
本方法的关键是确定地基变位{Ug}和抗力系数Ks,通常将Ks取为对角阵,则Ks相当于文科尔弹簧常数或地基土介质的弹簧常数。
这种方法的理论基础是基于地震时支配地下结构地震反应的地基变形而不是结构物的惯性力。
近年来,大多数地下结构,尤其是地下管线都把这种方法作为其抗震设计方法。
但是,这种方法把不规则地震波的传播看作为同一周期和同一方向的地震波,从而与实际相去甚远;另外该法只适用于线形地下结构的抗震研究,用于大断面地下结构的抗震分析时需要进一步探讨、完善和修改。
3、动力反应分析法。
主要适用于结构物形状和地质条件比较复杂时的地下结构抗震反应分析。
它是采用有限元理论,将地震记录直接输入结构模型求得结构的动力反应。
这种方法不仅可以求得结构受地震作用时反应的最大值,而且也可以观察到结构反应的全过程,同时也使结构的弹塑性反应分析成为可能。
动力反应分析法又可细分为两种:一种是考虑土和结构的相互作用;另一种是不考虑土和结构的相互作用。
前者将土与结构当作由一定的边界条件联系起来的整体系统来考虑,后者即不考虑结构的存在,把自由场的地震位移反应当作相应的结构地震位移反应。
这种方法适用于任意的地下结构类型,同时考虑地基土的具体性质和结构的非线性,缺点是应用不便,难以得到规律性的结论,且其结果需要得到实验或理论解析的验证。
地下室顶板结构设计在建筑工程中,地下室顶板的结构设计是一个至关重要的环节。
它不仅要承受上部建筑的荷载,还要满足防水、排水、消防等多种功能需求。
合理的地下室顶板结构设计能够确保建筑物的安全稳定,同时提高空间利用率和使用舒适度。
地下室顶板所承受的荷载种类繁多且复杂。
首先是恒载,包括顶板自身的重量、防水层、保温层、覆土等。
覆土的重量往往是恒载中的重要组成部分,其厚度和土壤容重直接影响着荷载的大小。
其次是活载,如施工期间的临时荷载、车辆荷载、人群荷载等。
在一些特殊的场所,如停车场、消防车道等,活载的取值会更高。
此外,还可能存在地震作用、风荷载等水平荷载。
在设计地下室顶板时,需要根据建筑物的使用功能和地质条件等因素,选择合适的结构形式。
常见的结构形式有梁板结构、无梁楼盖结构和空心楼盖结构等。
梁板结构是一种传统且应用广泛的结构形式。
梁和板共同工作,梁主要承受弯矩和剪力,板主要承受弯矩。
这种结构形式受力明确,设计计算相对简单,施工也较为方便。
但由于梁的存在,会在一定程度上影响地下室的净空高度。
无梁楼盖结构没有梁,板直接支承在柱上。
其优点是能够提供较大的净空高度,空间利用率高,施工速度快。
但这种结构形式的板厚较大,且柱子周边的冲切问题需要特别关注。
空心楼盖结构则是在板中设置空心箱体,减轻了结构自重,提高了板的承载能力和刚度。
它具有良好的经济性和隔音隔热性能,但施工工艺相对复杂。
在确定结构形式后,需要进行结构计算。
计算内容包括顶板的内力分析、配筋计算等。
内力分析通常采用有限元分析方法,将顶板离散为若干单元,通过计算各单元的内力来确定整个顶板的受力情况。
配筋计算则是根据内力计算结果,按照相关规范要求确定钢筋的数量和布置方式。
地下室顶板的配筋设计需要综合考虑多种因素。
一般来说,板的底部和顶部都需要配置钢筋,以承受弯矩作用。
在支座处,由于负弯矩较大,需要配置足够的负筋。
对于梁,除了纵向钢筋外,还需要配置箍筋来承受剪力。
浅谈大底盘地下室结构优化设计及合理性分析在现代化的建筑工程之中,地下室的建设已经非常普遍,一方面,其增加了建筑的功能性,另一方面,其也给建筑设计带来了更大的压力。
文章主要研究大底盘地下室结构优化设计及合理性。
标签:建筑工程;大底盘地下室;结构设计引言:大底盘地下室,是现阶段城市建筑设计之中常见的地下建设类型之一。
這一建筑形式,能够优化建筑的实际应用面积,提高了土地资源的可利用率。
但是,其结构设计合理的成本控制,关系着整座建筑的实用性以及功能性。
对此,相关设计人员必须要落实科学的地下室结构设计,对无效成本进行控制,推进建筑的可持续发展。
1、地下室结构柱网优化一般来说,根据柱网的规格进行划分,可以将柱网分为大、中、小三种。
与大柱网相比,小柱网以及中柱网的综合成本相对较小,随着荷载越小,地下水位越低,土质越好,成本差越小,直至持平。
下面,就对这三种柱网的应用效果进行对比分析[1]。
如图1所示,首先,中型以及小型柱网的面积相对比较狭窄,若将地下室作为停车场的时候,车辆的进出相对比较困难。
其次,在相同的规划面积之中,小型柱网的桩子数量最多,大型柱网的桩子数量最少。
再次,大型柱网在层高方面要比中小型柱网高。
总体来说,小型柱网应用成本低,但质量相对较差,难以适应大型的低下建筑。
而大型柱网质量相对较高,能够适应大型的地下室建设应用,但其成本相对较高。
对此,在进行地下室规划设计的过程中,应该根据项目的实际建设情况,落实建筑的实际设计规划,合理进行柱网的选择。
对以下情况不宜采用小柱网:第一,项目定位高或较高;第二,工期紧张、资金成本对工期较敏感;第三,荷载小、水位低、柱网导致的成本差别不大。
一般在五级人防区或低成本项目可考虑采用小柱网。
2、结构找坡与建筑找坡相比,结构找坡具有突出的成本优势。
首先,结构找坡不需要对地面进行后期的施工找坡,可以节省找坡的混凝土成本以及施工成本投入。
其次,在进行坡度较大的施工设计要求时,运用结构找坡的方式能够更好的满足设计的需求,节省大量的物料成本以及施工成本。
地下室总结一、嵌固端选取根据不同的结构形式,地质情况,嵌固端的选取主要有:1、一般情况下以地下室顶板作为嵌固端,需要满足:抗规结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;结构底部嵌固层,侧向刚度比不宜小于1.5;当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固端时,嵌固端下移,满足高规,此时地下室顶板仍宜按嵌固部位要求设计,楼板厚度不宜小于150mm。
2、单层地下室的多高层建筑,采用天然地基、桩-筏基础时,通常采用基础底板作为嵌固端,充分发挥底板的无线刚度;3、只有地下室才具备对上部结构嵌固的基本条件。
上部其他楼层,即便满足刚度比要求也不能成为其上部结构的嵌固端,只能作为刚度突变楼层考虑(如大底盘、多塔楼裙房顶)4、地下室顶板作为嵌固端时,地下室顶板与室外地面的高差小于地下室层高的1/3,且不大于1.0m。
注:地下室顶板不能作为上部结构嵌固端部位时,嵌固端下移。
此时应考虑地下室实际存在的嵌固作用,对地下室顶板仍宜按嵌固部位楼层要求设计,其楼板厚度不宜小于160mm。
二、地下室外墙1、地下室外墙计算简化模型地下室外墙工程做法:地下室底板与地下室外墙的连接为固接,楼板与地下室外墙的连接为铰接,沿竖向取1m宽的外墙按单、双(多跨)来计算地下室外墙的弯矩。
(实用工具:小虎工具箱、理正)注:1)当地下室顶板与墙身厚度接近时,可采用两端固接计算简图计算;2)地下室外墙相连的柱或墙刚度较大,且外墙板长高比小于2时,可按双向板设计;3)建筑尽量不要用重力式挡土墙。
2、参数选取1)土质情况:根据实际选取,粘性土:18KN/m3;水容重:9.8KN/m32)主动土侧压力系数:一般取0.5;可根据地勘报告计算K0=1-sinφ(φ为土的有效内摩擦角)3)外墙尺寸:一层地下室:250-400mm;二层地下室:400-500;4)混凝土强度:一般为C25-C353、配筋要求竖向和水平分布钢筋应双层双向布置,间距不宜大于150mm,配筋率不宜小于0.3%(高规12.2.5)三、地下室底板设计标准规定:地下室底板结构体系应由设计单位提供两个或以上方案综合比选,初步设计时可按下列原则选用:A、当建筑场地、地下水位、地下室底板标高和室外地坪标高等因素和条件适当时,地下室可不设结构底板,室内仅设置建筑地面。
住宅小区地下室底板结构设计分析1. 引言1.1 研究背景地下室在住宅小区建设中扮演着重要的角色,常被用作停车场、储藏室等功能性空间。
而地下室的底板结构设计直接关系到整个建筑物的安全性和稳定性。
对地下室底板结构设计进行深入研究具有重要意义。
随着城市化进程的加快,住宅小区的建设日益增多,地下室底板结构设计也日益受到关注。
由于地下室的特殊环境、复杂荷载条件以及建筑材料的限制,地下室底板结构设计存在一定的挑战和难点,因此有必要深入研究并总结相关经验。
随着建筑技术的不断发展和完善,地下室底板结构设计也在不断创新和优化。
了解和掌握最新的设计原理和方法,可以提高地下室底板结构设计的效率和质量,为住宅小区建设提供更好的保障。
对地下室底板结构设计进行深入研究和分析,具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 研究目的地下室底板结构在住宅小区建设中扮演着重要的角色,其设计质量直接影响到整个建筑物的安全性和稳定性。
本研究旨在深入探讨地下室底板结构设计的原理和要素,分析不同设计方案的优缺点,总结常见问题及解决方法,并通过实例分析来进一步验证结论。
通过对地下室底板结构设计的研究,可以为住宅小区建设提供科学的设计指导,确保建筑物的稳定性和安全性,提高居民的生活质量。
本研究也旨在为地下室底板结构设计的未来发展提供参考,探讨新的设计理念和技术应用,推动该领域的不断进步和创新。
通过对地下室底板结构设计的研究,可以进一步提高建筑物的抗震性能,提升整体建筑质量,为城市住宅建设贡献力量。
1.3 研究意义地下室底板结构设计是住宅小区建设中非常重要的一环。
其设计质量直接影响到地下室的使用寿命、安全性和舒适度。
深入研究地下室底板结构设计的原理和要素,分析不同设计方案的优缺点,总结常见问题及解决方法,对于提高地下室底板结构设计的水平,确保住宅小区建筑的质量和安全具有重要的现实意义。
通过对地下室底板结构的研究,可以更好地指导工程设计师和施工单位,合理选择结构设计方案,减少底板结构出现问题的可能性,提高建筑的整体性能。
地下室结构设计之一一、目前地下室设计状况伴随着大规模的城市建设,对地下空间的利用越来越重视,地下工程越来越多,基本上每个工程都会有地下室,结构设计人员必须深度掌握其设计常识及要点。
地下室体量越来越大,深度越来越深,设计中还应考虑体量、形状、深度等因素对结构设计的影响。
地下室设计中需考虑的因素多,包括周边建筑、管线;基坑支护设计;施工顺序及要求。
关于地下室结构设计的书刊、论文很多,但设计中遇到的很多问题研究还不透彻,研究相对不足。
地下工程受力复杂,但设计分析手段相对落后。
本构关系不确定,计算假定多;荷载、参数取值对计算结果影响很大,许多都还是估算;地基、基础、上部结构割裂。
设计计算不统一,类似的工程设计内容差别很大。
二、地下室设计需考虑的因素地下室设计必须考虑上部建筑高度、结构形式,包括结构刚度及分布、整体性、荷载大小等;计算参数中必须根据上部结构考虑是否采用模拟施工二,确定合理的地基反力模型及抗倾覆计算模型。
设计中应根据工程地质条件选择适宜的基础形式,保证地基承载力、沉降、底板变形和内力的统一;合理确定水压力,进行抗浮设计、防水设计等。
地下室作为上部结构与地基基础的衔接部位,必须考虑地震作用及风荷载向基础传递,保证水平力传递途径、变形协调及反力重分配。
地下室设计中需考虑周边环境房屋、管线、地铁等,必要时应与基坑支护单位密切配合,确定适宜的支护形式。
三、地下室破坏情况万科白马一期地下室上浮:底板、外墙、框架柱开裂,现场开裂情况与事后计算分析一致;楼梯间位置外墙开裂;苏州馨苑紫园地下室上浮:底板、外墙、框架柱裂缝,与白马基本一样;嘉定办公楼:外墙开裂,后分析为外墙拆模时突遇降温;后浇带渗水;某地下室:四角顶板板面及外墙裂缝;郑州奥兰花园地下室:预应力钢筋施工后非预应力一侧顶板裂缝;无锡嘉德:因施工单位使用止水带错误导致伸缩缝位置开裂;常州太阳城一期采用独立基础+250厚防水板,建设单位取消外防水,导致靠近主楼跨渗水;四、抗浮设计1、抗浮设计水位国家标准《建筑地基基础设计规范》、新的《地基基础规范》(征求意见稿)第3.0.2-6条:当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。
在抗浮和地下室底板、外墙设计中,抗浮设防水位对工程造价以及施工难度和周期的影响巨大。
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)第4.1.11-6条:查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度;第4.1.13条:对情况复杂的重要工程,需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时,应进行专门研究;第7.1.1-5条:勘察时的地下水位、历史最高地下水位、近3¡ª5年最高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素;第14.3.3-6条:地下水埋藏情况、类型、水位及其变化。
各个地区对抗浮设防水位有不同的规定,比如上海地区一般取室外地面下0.5m,无锡市经常取黄海高层2.645m(城市防洪水位)。
合肥市规定相对合理:如无可靠的长期观测资料,本市抗浮设防水位建议取值如下:①当建设场地地势较低且较平坦时,可取室外设计地坪下0.50m;②当建设场地地势较高且较平坦时,可取室外设计地坪下1.00m;③当建设场地地势显著高于周边,地表水、地下水径流条件较好时,可结合场地情况确定④对于地质条件复杂的重要工程,应进行专项水文试验,并经专家论证。
2、抗浮安全系数《建筑地基基础设计规范》(征求意见稿)第5.4.3条规定:对于简单的浮力作用情况,基础抗浮稳定性应符合下式要求:Gk/Nw,k≥γw;抗浮稳定安全系数一般情况下取1.1,抗浮设防水位论证充分时可取1.0。
上海《地基基础设计规范》第12.3.2条:抗拔桩分项系数1.0;自重抗浮分项系数1.05~1.1,当全部自重抗浮时不宜小于1.1;浮力作用分项系数1.0。
《北京市建筑设计技术细则》(结构专业)第3.1.8条第5款规定:在验算建筑物之抗浮能力时,应不考虑活载,抗浮安全系数取1.0,即建筑物重量(不包括活载)/水浮力≥1.0,建筑物重量及水浮力的分项系数取1.0。
综合起来,满足下式即可:0.9Gk+Fk≥Nw,k3、自重抗浮设计中需判断计入抗浮的自重范围,一般包括:--主体结构自重,混凝土容重应考虑模型中构件重合,可取23kN/m^3左右;--不考虑结构构件的粉刷;--填充墙、建筑面层一般不予考虑;--多层钢筋混凝土建筑一般楼盖折算为混凝土厚度约35cm,每层有利荷载约8~9kN/m^2;--地下水位以下的覆土取浮容重,该部分不计水浮力;--是否考虑、考虑多少顶板覆土应慎重,有些地下室顶板设备管线多或环境设计导致覆土回填会较晚;采用自重抗浮的建筑在结构设计总说明中应明确施工期间停止降水的条件或保证施工期间抗浮安全的措施;万科白马、馨苑紫园地下室上浮都是因为施工期间未按结构设计要求,在覆土未完成即停止降水。
五、抗拔桩设计1、影响抗拔桩设计的主要因素:①水浮力;地基基础、单桩抗拔承载力;上部结构荷载,基础形式,底板厚度;周边环境;施工难度、周期;②还和施工中水位控制相关,深大地下室还受基坑的回弹再压缩影响。
③这些因素相互关联,应综合考量。
2、联创公司已经完成了大量的地下室抗拔桩设计,各种情况(深度、大小、布置形式)基本都有。
采用的形式不一而足,各个环节没有统一的控制标准,很少进行仔细的比较分析。
许多设计不够合理,包括桩型选择、桩长、桩径、配筋、布桩、节点设计、试桩及施工要求等。
抗拔桩桩型选择3、目前抗拔桩主要采用的有预应力管桩、预制方桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩等。
灌注桩所受限制较少,适用范围广。
单纯从抗拔上来说,预应力管桩材料利用效率高、耐久性好,同时,施工便捷;但抗弯、抗剪能力较差,设计、施工不当(焊接质量、开挖顺序、堆土、停桩标准)常常造成断桩、桩身倾斜、桩头损坏等;江苏省已经限制使用预应力管桩作为抗拔桩。
预制方桩(包括空心方桩)接桩为角钢焊接,接头为钢筋搭焊,质量容易控制;传力直接,桩身质量容易保证;抗弯、抗剪能力不错。
4、预应力管桩抗拔构造许多省市都有预应力管桩图集,相比较而言,国家标准图集《预应力混凝土管桩》( 10G409 )最为完善,适用面也最广,应用时需注意:①抗震烈度7、8度地区,或者桩基等级为甲级时建议采用AB级及以上桩。
②抗拔桩或承受较大水平力的桩,宜选用AB级以上、直径300以上桩。
③施工控制:--沉桩:选锤,锤击应力和锤击数;控制压桩力;垂直度;--接桩:停桩土层;焊接层数;冷却;--基坑开挖:打桩完成后15d;分层开挖,堆土控制;预留0.4m人工开挖,不碰桩身;④承受较大水平力、位于液化土层或软硬土层分界面位置的桩段箍筋加密。
⑤多节桩根据受力,可以上节桩级别高、下节桩可逐级降低;⑥抗拔桩除设置端部锚固筋外,应选用加厚的端板,并加大焊接坡口的尺寸。
⑦抗拔桩应验算桩顶填芯混凝土高度:H≥Qct/(Um*fn)且不小于3m;⑧抗拔桩锚固钢筋(①号筋)面积:As ≥Qct/fy;⑨抗拔桩应验算抗拔筋与锚板连接,确定锚板厚度及长度;⑩抗拔桩连接构造详10G409第40~43页。
5、灌注桩抗拔构造①桩径:钻孔灌注抗拔桩的常用桩径600~1000,地下室较深时直径不宜太小(700左右);直径大时经济性略差。
人工挖孔桩直径≥800,一般用于极好土(岩)层,在基坑开挖完成或部分完成后施工;②定位钢片保证保护层厚度50mm;进入承台深度50mm或100mm(d>800mm);③裂缝控制:JGJ94-2008:二a类环境,稳定地下水位下按0.3mm。
GB/T50476-2008:按保护层30mm裂缝0.3mm(见上海地基基础规范7.2.11条及条文说明);比前者小12%左右,根据经济性要求选择。
④混凝土强度:C30~C40(最低C25);C35比C30减少钢筋8%左右。
⑤钢筋笼通长,可按钢筋出厂长度9m分段配筋,下段减小直径或减少根数;纵筋变化点不应设置在软弱土层或液化土层内。
⑥加劲箍直径10~16,根据桩径确定;超灌高度0.8~1.0m;其它构造10SG813;⑦抗压、抗拔两种工况同时存在时的灌注桩设计:--既要考虑抗压工况,又要考虑抗拔工况;--以抗压为主的灌注桩,根据其承担的抗拔力不同划分桩型,采用不同的纵向钢筋;--以抗压为主的灌注桩仅检验工程桩的抗压承载力;--以抗拔为主的灌注桩仅检验工程桩的抗拔承载力;⑧筏板基础+抗拔桩:--在建筑服役的大多数时间,抗拔桩会受压;抗拔桩承受多少压力与施工时是否挤土、基坑回弹大小、桩密度(置换率)等多种因素有关;--底板设计时可偏安全的考虑,忽略桩承受压力;--应适当加强桩身强度,保证按标准值计算的桩身强度超过桩土极限承载力标准值或上海《地基基础规范》沉降控制复合桩的标准(第7.5.3条);7、桩基检测桩基工程施工隐蔽性高,容易存在质量隐患;而且发现质量问题难,出现事故处理更难。
桩的承载力和桩身结构完整性的检测是设计规范、施工验收规范中的强制性要求,检测方法及其评价结果的正确性直接关系结构的正常使用与安全。
桩基检测目的:为设计和施工验收提供了可靠依据,适用于匀质刚性桩。
检测方法:静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法,其它方法。
各种检测方法在可靠性或经济性方面存在不同程度的局限性,应根据检测目的、检测方法的适用范围和特点,合理选择检测方法,使各种检测方法尽量能互为补充或验证。
桩身完整性是一个综合定性指标,而非严格的定量指标,其类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度划分的。
桩身缺陷有三个指标,即位置、类型(性质)和程度。
基桩动力检测方法分为高应变法和低应变法;前者的桩顶位移量与竖向抗压静载试验接近,桩周岩土全部或大部进入塑性变形状态;后者桩-土系统变形完全在弹性范围内。
对设计等级高且缺乏地区经验的地区,前期试桩可获得既经济又可靠的设计施工参数,减少设计的盲目性。
有条件时应结合勘察报告,在前期设计阶段提出试桩要求。
满足下列条件之一或当设计有要求时,施工前应进行试验桩检测并确定单桩极限承载力:①设计等级为甲级的桩基;②无相关试桩资料可参照的乙级桩基;③地质条件复杂、基桩施工质量可靠性低;④本地区采用的新桩型或新工艺。
地质条件较不均匀时试桩注意事项:①选择场地内按经验系数法计算的单桩承载力相对较小位置设置试桩;②试桩暂定(预期)的承载力特征值提高20~40%;③进行桩土破坏性试验;④偏安全取最小的试桩承载力确定单桩承载力特征值;对单位工程内且在同一条件下的工程桩,当符合下列条件之一时,应采用单桩竖向抗压静载试验进行承载力验收检测:①设计等级为甲级的桩基;②施工前未按3.3.1条进行单桩静载试验的工程;③施工前进行了单桩静载试验,但施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常情况;④地质条件复杂、桩施工质量可靠性低;⑤本地区采用的新桩型或新工艺;⑥挤土群桩施工产生挤土效应。