建筑结构地下室设计浅谈
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对高层建筑地下室工程结构设计的探讨摘要:高层建筑上部荷载大,基础埋置深度也较深,地下室的设计是否合理直接影响到建筑物的正常使用。
本文是作者根据多年工作经验,对高层建筑地下室工程结构设计进行了探讨。
关键词: 高层建筑地下工程逆作法结构设计探讨中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:一、地下柱分析1 分析的顺序随着地下、地上工程的进展,确定地下柱的计算长度,及此时相对应的垂直荷载,计算出1根柱的轴力,再根据此轴力来设计柱的截面、桩断面、柱插人桩的部分。
一般情况地下柱的设计顺序如图1所示。
2 地下柱的配置地下柱的配置应符合规范要求。
通常,地下柱设计为劲性柱或钢管混凝土柱。
3 地下柱承受的荷载(见表1)表1地下柱承受的荷载种类注:○为需计算荷载以这些荷载为均布荷载,再根据柱的荷载承受范围,计算出作用于该柱上的集中荷载。
另外,逆作法的荷载需依据对应的工程进度表,由荷载渐增的施工阶段来求出。
(1)固定荷载按通常的结构计算中建筑物重量的步骤进行计算,对应于工程进度表中不同时点,计算该时点的固定荷载。
(2)临时堆积荷载包含以下内容:①固定式起重机荷载计算出起重机作业时底部反力;②作业荷载按均布荷载,由地下柱承受;③首层楼板机动荷载机械、车辆等驶人时的荷载。
(3)风载地上部分受到风荷载的水平作用力,导致首层柱轴力加大,计算出地下柱的轴力增大值。
(4)地震荷载地上部分受到地震荷载的水平、竖向作用力,导致首层柱轴力加大,计算出地下柱的轴力增大值。
另外,地下四周有裙房时,也不可将首层梁的应力分散来考虑,应假定地上建筑的荷载直接由主楼(塔楼)下的地下柱来承受。
水平地震力通过首层梁板传向地基四周的柱多假定为不起作用。
比较风载地震荷载的大小,采用最不利者。
4 确定容许压力地下柱钢构被作为临时支撑使用,使用期限随地下工程的规模而变,通常在一年以内。
容许应力依据工程条件,施工条件的变化而定,一般依据重要性来考虑。
二、地下柱设计设计地下柱时,应注意以下几点:选定截面形状,设定弯曲率,确定计算长度。
谈建筑工程地下室设计摘要:建筑工程地下室的设计是一个综合性的问题。
在地下室施工过程中,有些设计人员在人防设计、抗浮设计等技术措施上背离了相关的设计标准,使地下室建设存在严重的安全隐患。
因此,进一步优化超大面积地下室设计的原则和方法显得尤为重要,对地下室建设施工的稳定运行有着重要的作用。
本文主要是从四个方面详细阐释了超大面积地下室的设计原则和方法,为超大面积地下室建设施工提供了依据。
关键词:超大面积;地下室;设计原则;设计方法中图分类号:tu198文献标识码: a 文章编号:目前,地下室是建筑工程中不可缺少的,因此,对地下室的设计原则和方法提出了要求。
以往地下室的面积都在100 多米左右,当长度增大到300m左右的时候,给地下室的结构设计带来一定程度的难度,就必须不断优化设计方法。
接下来就介绍一下超大面积地下室设计的基本原则和方法。
一、超大面积地下室的抗浮设计1、确定抗浮水位抗浮水位是一个复杂的问题,抗浮水位高低的设计与地下水的类型有着密切的关系。
所以说,在进行抗浮设计的过程中,要综合各个方面的因素进行考虑,确定出标准的抗浮水位。
首先,超大面积地下室基层如果位于含水层内,那么抗浮水位应该按照历史最高时期的水位进行计算。
如果潜水与承压水或者上层滞水有水力联系时候,应该依照两者的混合追高水位进行确定;其次,如果超大面积地下室的建筑物处于地址低洼地带,场地有可能存在积水的情况,那么应该按照积水标高进行计算;再次,如果地下室四周的填土高度不一致时, 抗浮设计应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室底板的影响。
2、优化安全系数的取值《地下工程防水技术规范》(gb50108- 2001)第9.0.4 条明确规定:抗浮力安全系数应该大于1.05- 1.1,在具体施工过程中应该采取有效的抗浮力措施;《建筑结构荷载规范》(gb5009- 2001)第3.2.5 条明确规定:在基本组合时永久荷载分项系数,在对结构不利的情况下应取值:1.2;在效应对结构有力的情况下,取值1.0.从前边的几个规范我们可以看出:从水位稳定的地下水压力可按永久荷载的角度来看,抗浮稳定系数的规定应该遵循以下的设计规范:施工阶段应该大于1.05- 1.1,试用阶段应该大于等于1.0- 1.2.二、超大面积地下室的人防设计1、超大面积地下室底板的设计首先,分缝原则。
关于建筑工程地下室结构设计中的问题探讨【摘要】本文主要对建筑工程地下室结构设计中的几个问题进行了详细的探讨和分析,地下室的结构设计在整个建筑结构设计中是比较重要的一个环节,因为地下室的位置较为特殊,如果设计不当,对整个工程性能会产生较大影响,本文就此展开论述,提出了一些观点望同行参考。
【关键词】地下室;结构设计;荷载;外墙压力前言随着高层建筑在我国的迅速发展,建筑高度的不断增加,地下室的层数也随之增加.人们对地下空间需求的不断增长,致使裙房的底盘面积在增加,地下工程在整个建设项目中所占的比重越来越大.建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑地下室结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在.一、地下室结构设计的特点要求分析地下室结构设计的主要内容包含几个方向:一是主体结构设计,包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计;二是孔口防护设计,包括出入口的防护和消波系统(防护设备)其中出人口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算,出人口通道(包括风井)的计算等几个方面,而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。
三是地下室是否与上部结构一起计算对于计算结果影响较大,其底板经常同时作为结构的基础,需要考虑地基的反作用力,顶板作为工程的重要部位,需要组合核爆炸力的等效静荷载,外墙则需考虑侧向的土、水的水平作用组合。
总之,地下室的结构设计可按整体设计和构件的单独设计分别进行。
结构设计的可靠性可以降低,一般建筑结构(延性破坏)失效概率为6.8%,而地下室结构(延性破坏)失效概率为6.1%,需考虑结构的动力效应,结构构件可考虑进人塑性工作状态,材料设计强度可以提高。
在快速加载的情况下,材料力学性能发生比较明显的变化。
主要表现为强度提高,但变形性能包括塑性性能等基本不变,这对结构工作起到有利作用。
例如钢材强度可提高1.1~1.5倍,对硷强度可提高1.5倍,这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来完成的,重视构造要求。
建筑工程地下室结构设计分析与探讨摘要:随着建筑技术的成熟、建筑需求的增加,地下室的层数和面积都出现了相应的增加,地下室工程在建设项目工程所占有的比重越来越高。
本文通过相关工程实例分析,深入探讨了建筑工程地下室结构设计。
关键词:建筑工程、地下室、结构设计中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:一、前言随着经济的快速发展,城市建筑设计中越来越多伴随着各种功能的地下室或者是地下车库,很多高层建筑为了充分利用建筑空间,将一些设备或者是消防池等设置在地下室,不仅仅更大程度的利用了建筑空间,节省了相关的成本费用,更大大深埋了地基,加强了整体建筑结构的稳定性,增强了建筑的抗震性能,确保了建筑的安全性,同时,也使得整个地下室的功能得到了最大程度的挖掘,避免了建筑价值的浪费。
二、地下室结构平面设计问题高层建筑地下室设计是一项复杂而庞大的工程,需要对各方面因素进行考虑,如防火措施、管道设计位置、管道走向、排水采光工程等。
尤其是变形缝的设计与否关系到整个地下室结构设计的好坏。
地下室的设计对于处理地下各种防火、排水等的处理是否方便影响重大,由于设置变形缝会使变形缝处的防水处理变得困难,一般少设或不设变形缝。
所以设计人员在设计时一般会采用其他方法,如设置后浇带、在地上设缝、以及合理的采用一些混凝外加剂等方式来达到不设缝的目的。
如果上述方法无法解决,则需从地下室平面的布局入手,这时需要将地下室空间分割成多个小地下室,并将变形缝设置在通道处,这样不仅可以减少缝的数量,也可使其受力最小,出现问题时可及时补救。
在结构设计时,除了变形缝的设置十分重要外,采光通风井的设计也格外重要,这关系到是否能达到高层建筑的埋深要求。
如其位置设置不当,将不能有效的将上部的风力和地震作用传到侧壁和地面,会对建筑产生破坏。
三、地下室顶板的结构设计问题地下室顶板作为高层建筑上部结构的一个水平约束支柱,其都厚度有一定的要求,一般厚度要大于160mm,如若是人防地下室还需满足其他要求。
建筑工程人防地下室结构设计分析摘要:以《人民防空地下室设计规范(gb 50038-2005)》所提出的要求为准则,浅谈人防地下室结构的设计特点、原则以及具体内容。
关键词:等效静载法;围护结构;人防荷载0前言人民防空地下室(以下简称人防地下室)是人防工程的重要组成部分,是战时提供人员、车辆、物资等掩蔽的主要场所,在平时由于地下室的特殊性,也是作为防灾、减灾指挥所及避难所。
人防地下室和普通地下室有着很多相同点,这使很多人认为普通地下室就是人防地下室。
人民防空地下室在战时可对人员、车辆、物资等起到掩护的作用,是重要的人防工程。
1人防地下室结构设计特点(1)人防地下室结构可靠度比一般建筑结构要低。
《建筑结构可靠度设计统一标准(gb 50068-2001)》规定一般混凝土结构构件延性破坏时可靠指标β= 3.2,失效概率为pf = 0.069% ,脆性破坏可靠指标β= 3.7,失效概率为pf = 0.011%;《人民防空地下室设计规范(gb 50038-2005)》(以下简称《规范》)规定人防地下室结构构件延性破坏时可靠指标β= 1.55,失效概率为pf = 6.1% ,脆性破坏可靠指标β= 2.4,失效概率为pf = 0.8%。
(2)常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下,人防地下室结构动力分析可采用等效静荷载法,在等效静荷载和静荷载确定后按静力计算方法进行结构内力分析。
(3)由于核爆炸荷载和常规武器爆炸荷载均只按一次作用考虑,因此结构构件可考虑进入塑性工作状态,按弹塑性工作阶段计算结构内力,以便节约建筑材料,充分发挥结构的潜力。
(4)人防地下室结构设计时材料设计强度可以提高。
材料设计强度的提高在设计中是通过考虑材料强度综合调整系数来完成的,如钢材 = 1.15~1.5,混凝土= 1.5。
(5)一般钢筋混凝土结构,依其性能和使用要求,要进行两种极限状态的验算,即:承载能力极限状态(包括强度、稳定和疲劳验算)和正常使用极限状态(包括变形、裂缝出现和裂缝宽度等的验算)。
建筑地下室结构设计分析现阶段,城市用地越来越紧张,为了能够缓解城市用地的紧张,城市建筑不仅注重地上建筑建设,更加注重开发地下空间。
这就使得建筑地下室开始出现。
在目前的高层建筑以及多层建筑中,都会相应的设置地下室,以增加建筑的使用功能和应用空间。
而建筑地下室结构与地上建筑结构在设计上有着明显的不同,建筑地下室结构设计也更为复杂,为了能够有效的保障建筑地下室结构的稳定性,就需要采取有效的措施对建筑地下室结构进行优化设计,以此来提高建筑地下室结构的整体质量。
标签:建筑;地下室结构;设计;引言:随着现代住宅建筑的发展,高层住宅占据了绝大部分的比例。
而高层住宅中通常会设置一层或多层的地下室。
该地下室的设置可用于作为机动车或非机动车车库,该做法即解决了现行规范对于住宅配套车位的问题,同时也能够解决结构方面对于高层建筑基础埋深的问题。
而地下车库同时也会设计成具有预定战时防空功能的地下室,实现一个地下室多种功能并存。
1、当下建筑地下室结构的设计特点如今我国建筑物规模不断增大,地下室在建筑中存在的功能性也逐渐呈现出多元化的特点。
从最初的单一的储存功用到现如今的地下停车场以及各类大型商业场所、人防工程等多功效结构的结合。
这就要求地下室结构在规划设计方面符合更加高标准。
不但要求设计人员具有更专业的设计水准,而且要求设计人员具有前瞻的设计理念。
建筑地下室结构设计是建筑整体设计的根本,故而对建筑地下室结构设计人员来讲,其工作的重要性不可小觑。
综上所述,现代建筑地下室结构设计的特点,主要体现在设计难度较大、设计要求较高、设计专业性以及实践性较强等几个方面。
2、建筑地下室结构设计的主要内容2.1结构平面设计进行建筑地下室结构设计之时,必须把防火功能、使用功能、管道、排水、采光等方面考虑在内。
如果地下室的长度比设计标准中的长度要长,必须和专业结构设计的标准相互结构结合。
明确是否设定变形缝,一般情况下,应该尽量少设置或不设置变形缝,因为变形缝的设置会导致变形缝处进行防水处理更加复杂。
建筑工程地下室结构设计分析与探讨【摘要】在建筑工程的整体结构中,地下室是其中一种较为重要的结构。
由于其所处位置在建筑物的最底部,即建筑的地基基础结构中,所以,地下室结构的设计将是影响建筑整体结构稳定性以及安全性的重要基础。
本篇文章主要围绕建筑工程地下室结构的设计作相关探讨和分析,并结合具体实例,从顶板设计、侧壁设计、底板设计等多个方面说明和论述了地下室结构设计的重要性和复杂性,以期引起相关施工人员的注意和重视。
【关键词】建筑工程;地下室;结构设计1、前言建筑业作为支撑我国国民经济的三大巨头产业之一,它在近几年的发展极为迅速。
就目前而言,在现代城市建筑中,高层建筑,甚至是超高层建筑已经成为了城市建筑的主流,同时也跃升为城市的一种重要标志。
然而,随着建筑楼层的不断增高,其建筑工程可能存在的安全隐患也随之得到了增多,尤其是地基基础结构在施工环节所埋下的安全隐患,更是造成高层建筑突然倒塌的罪魁祸首。
因此,为了保证现代城市高层建筑的质量及其结构的稳定,相关的建筑施工人员必须把好地基基础结构的质量关,而对于某些需要修建地下室的高层建筑,还需要做好对其地下室工程的施工管理,合理、规范化其地下室结构的设计。
为了帮助读者更好的认识和了解笔者的用意,笔者例举一工程实例来作具体讲述,旨在证明建筑工程地下室结构设计在建筑工程施工中的重要性,并且对其设计的目的和要求作相关讨论。
2、工程概况一个居民区内地面一幢18层高的钢筋混凝土框架剪力墙结构,地下一层结构,其主要目的是停车场。
建筑高度54m,建筑设计使用年限为50a。
预应力管桩项目中,强风化岩石或风化岩含水层,单桩承载力特征值180吨的背板采用平板式筏,防浮头5m。
抗震设计类别c类,在哪些领域工程抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g。
框架和剪力墙的抗震等级,框支柱箱形梁作为抗震等级与主体结构的一部分的结构相同的,应该是2级。
主要表现为一个地下室在平时是车库,战时作为人防工程,人防级设计6级。
建筑结构地下室设计浅谈
作者:邳磊
来源:《中国房地产业》 2018年第17期
【摘要】随着经济的迅速发展,城市的土地资源日益紧缺,建筑及城市交通采用地下工程
的比重越来越大,本文将就地下室组成构件方面的设计进行简要的整理,供大家参考与探讨。
【关键词】地下室:结构设计
地下室的主要构件包含:底板、竖向构件、竖向通道、楼盖结构,下面对这些构件的设计
逐一进行整理:
1、底板
地下室底板主要是由建筑所在场地的地质条件所决定的,主要可划分为基础筏板、防水板、
刚性地坪等。在结构设计中又主要是针对基础筏板和防水板的设计。设计要点在于荷载的确定、
板厚的确定、配筋的确定:
荷载的确定:由竖向构件传导的上部结构的荷载;根据地勘报告得到的抗浮水位的水头高
度折算而来的荷载;底板上直接存在的恒活荷载;人防荷载等。
板厚的确定:根据底板的形式,平板式底板主要考虑竖向构件冲切来确定板厚,未进行精
确计算前,对平面较规则,满堂布桩的高层、超高层建筑底板厚度可取每层5 ~ 6cm 的叠加
厚度,抗冲切承载力不足时可局部加厚或加设抗冲切钢筋;梁板式底板主要考虑地下水位及底
板上的恒活荷载来确定板厚。
配筋的确定:底板的最小配筋率宜取板面单向0.20 ~ 0.30%,板底单向0.25 ~ 0.36%,
底板形状较规则、整体刚度较好时取小值,反之取大值。当采用计算结果配筋时,除核心筒体
内隔墙很少等特殊情况外,一般可取筒体外一倍板厚处内力的平均值,但配筋率不得小于最小
配筋率的要求。
2、竖向构件
地下室的竖向构件主要区分为内墙和外墙,结构内部的柱子和外墙中的扶壁柱。内墙和结
构内部的柱子与室内的主体结构设计没有太大区别,这里主要针对外墙和外墙中的扶壁柱进行
简要的探讨。
地下室外墙厚度不宜小于250mm,外墙厚度应根据其所受的荷载、裂缝的控制要求确定,
一般2 层地下室(埋深约9 ~ 11 米)墙体厚度不宜大于550mm;3 层地下室(埋深约13 ~
15 米)墙体厚度不宜大于650mm。外墙迎水面裂缝宽度不宜大于0.20mm,非迎水面裂缝宽度不
应大于0.30mm。
地下室外墙的配筋计算。对于无扶壁柱的外墙配筋计算主要注意因楼面高差、坡道、楼梯
等对墙体计算高度的影响就可以了,这里不做赘述。对于带扶壁柱的外墙,在实际设计时,不
是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算,而是均按双向板计算配筋;扶壁柱则按地下室结构的整体
电算分析结果进行配筋,不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协
调的原理,这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则
有富余量。因此,在计算地下室外墙的配筋时,对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连
的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块,如高层建筑外框架柱之间,按双向板计算
配筋为宜,其余的宜按竖向单向板计算。对竖向荷载较小的外墙扶壁柱,其内外侧主筋也应予
以适当加强。外墙的水平分布筋应根据扶壁柱截面尺寸的大小,适当地配以外侧附加短水平负
筋加强,外墙转角处也应适当加强。
3、竖向通道
竖向通道主要包含楼梯、电梯、汽车坡道等,这里只简单的谈几个需要注意的地方。
楼梯,相对于地上部分的楼梯,楼梯的地下室部分和地下室的楼梯可以不必选用滑动支座
或半平台子结构的形式。地下室的楼梯通常会涉及到地下一层防火隔墙的问题,此时若防火隔
墙直接砌筑在梯板上,上应考虑该隔墙的线荷载对梯板的影响,并采取加强措施,墙下设置加
强筋,上部下部贯通纵筋至少均为412 并锚入梁内。电梯,在地下室中通常会存在电梯基坑不
在底板位置的情况,此时应考虑坑底抗冲切承载力是否满足电梯的要求。
汽车坡道,通常也分为室内的坡道和室外的坡道,室内的坡道可以做梁板式,也可以做大
板、厚板,注意一下对主体结构的影响就好。这里还是重点说一下室外的坡道,大体上有以下
几个问题值得注意:1. 基础:一般直接搁置在土上,如果地下室采用桩基础,考虑设缝分开,
下面土层较差,也可考虑采用同塔楼的基础形式。2. 抗浮:如果比较深,水位比较高,要考虑
抗浮的问题。3. 外墙:注意计算简图,那些外墙是悬臂墙,那些是顶端简支支撑。特别是在盖
板位置,悬臂墙一般比较高,可以考虑跟建筑商量,增加一段斜的顶板,减小悬臂墙的高度。4.
底板:能否成为外墙的支撑条件。
4、楼盖结构
现下主流的楼盖结构主要划分为有梁楼盖和无梁楼盖,其中有梁楼盖又分为主次梁楼盖、
井字梁楼盖、十字梁楼盖、加腋整间大板式楼盖;无梁楼盖又分为等厚平板式无梁楼盖、带托
板柱帽式无梁楼盖、空心密肋板式楼盖。
有梁楼盖体系结构的传力路径明确,梁可根据建筑使用功能灵活布置,主梁与柱子形成框
架,具有良好的刚度,施工简单,是目前使用最为广泛的一种楼盖体系。但是有梁楼盖体系中
一般梁高都比较大,占用较多的竖向空间,不利于设备管线的布置,一般要求的层高也会相应
的比较高。相对而言,无梁楼盖结构体系则具有建筑空间大,不受梁的限制,空间布置灵活,
可以有效的增室内层高,施工方面模板和支撑安装拆除、体系简单,钢筋制作及绑扎简单方便,
施工速度快,节省模板。 但无梁楼盖的延性相对较差,在与柱帽或柱子相接处容易发生属于脆
性破坏的冲切破坏。
现今地下建筑的体量越来越大,地下室的建造成本在整个项目中所占的比重也越来越大,
所以,在对地下室楼盖结构进行选型的时候应根据实际情况,在保证工程质量的前提下,综合
对比各种楼盖结构体系的建筑层高、材料用量、工程造价等经济技术指标,选择更加合理的楼
盖形式进行设计。
结语:
地下室的结构设计看似繁琐复杂,但是,归根结底还是构件设计的组合,只要把握设计原
理,抓住设计重点,以合理的设计为前提,进行全面考虑,就可以使建筑地下室结构设计工作
发挥其最大的经济作用和社会效益、战略效益。
参考文献:
[1] 混凝土结构设计规范. 中国建筑工业出版社.2015
[2] 中国建筑设计院有限公司编著. 结构设计统一技术措施. 中国建筑工业出版社.2018
[3] 徐建,等. 建筑结构设计常见及疑难问题解析[M]. 北京: 中国建筑工业出版社.2007.
作者简介:
邳磊,华东建筑设计研究院有限公司大连分公司,辽宁大连。