高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題

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摘 要：本文簡要介紹了高層建筑大底盤地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的一些問題，從5個方面展開敘述，提出了相應(yīng)的解決方案并輔以一定的經(jīng)濟(jì)分析比較。
    關(guān)鍵詞：抗浮設(shè)計；不均勻沉降；結(jié)構(gòu)超長；基礎(chǔ)型式
 
 1、前言
    現(xiàn)代高層建筑由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各方面的因素，一般都設(shè)有大底盤地下室，通常為1～2層，地下室面積約占整個建筑面積的10％左右。隨著建筑物高度的不斷增加，地下室的層數(shù)也隨之增加。人們對地下空間需求的不斷增長，致使裙房的底盤面積在增加。地下工程在整個建設(shè)項目中所占的比重越來越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期長、施工難度大，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞將會對整個項目的設(shè)計周期、施工工期以及建造費用產(chǎn)生巨大的影響。另外，地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計也比較復(fù)雜，主要技術(shù)問題有：地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結(jié)構(gòu)超長問題、基礎(chǔ)型式的選取和計算方法問題、人防設(shè)計等等；技術(shù)問題與經(jīng)濟(jì)因素息息相關(guān)，先進(jìn)適用的技術(shù)能使建設(shè)項目取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，而經(jīng)濟(jì)因素在一定程度上也會制約一些先進(jìn)技術(shù)的使用。因此，如何協(xié)調(diào)好技術(shù)與經(jīng)濟(jì)在建設(shè)工程中的相互關(guān)系，是每個設(shè)計人員應(yīng)該認(rèn)真考慮的。本文以地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的技術(shù)問題為主線，結(jié)合具體的工程實例，簡要分析地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問題及其相互關(guān)系。
 2、抗浮問題
    石家莊地區(qū)地下水位一般比較深，對于地下室埋藏較淺，層數(shù)在1～2層的高層建筑而言，一般在使用階段不會存在抗浮問題。當(dāng)?shù)叵率衣癫剌^深或地下水位較淺時（南方多雨地區(qū)），裙房及純地下室部分可能會有抗浮不滿足要求的問題。針對此種情況，應(yīng)采取以下措施：
    (1)在設(shè)計允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設(shè)計標(biāo)高，間接降低抗浮設(shè)防水位。高層建筑的基礎(chǔ)底板多采用平板式筏板基礎(chǔ)和梁板式筏板基礎(chǔ)。一般而言，平板式筏板基礎(chǔ)的重量與梁板式筏板基礎(chǔ)上填覆土的重量基本相當(dāng)，但后者的基礎(chǔ)高度一般要比前者高，在保證基頂標(biāo)高不變的情況下，后者的基礎(chǔ)埋深要大于前者。從而相對提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基礎(chǔ)更有利于降低抗浮水位。
    (2)樓蓋提倡使用寬扁梁或無梁樓蓋。一般寬扁梁的截面高度為跨度的1/22～1/16，寬扁梁的使用將有效地降低地下結(jié)構(gòu)的層高，從而相對降低了抗浮設(shè)防水位。
    (3)增加地下室的層高來增加地下室的重量是解決地下室抗浮問題的一個直接有效的方法，但這種方法還應(yīng)該結(jié)合地基土的承載力而定；在對主體結(jié)構(gòu)的地基承載力進(jìn)行深度修正時，增加地下室的層高可以提高主體結(jié)構(gòu)的有效埋置深度，從而提高了主體結(jié)構(gòu)修正后的地基承載力特征值。①增加基礎(chǔ)配重。此種方法大致有以下3種情況：增加基礎(chǔ)底板的厚度、增加基礎(chǔ)頂面覆土厚度、基礎(chǔ)頂面采用容重大且價格低廉的填料。這三種方法的共同特點是：在增加基礎(chǔ)配重用以解決抗浮問題的同時又不可避免的增加了基礎(chǔ)的埋置深度，從而相對地提高了地下室抗浮設(shè)防水位的高度，因此它不是一種效率最高的方法。②增加地下室頂板的厚度。這種方法的優(yōu)點是：在不增加基坑坑底標(biāo)高的前提下，增加了地下室的重量，而且使用厚板后，地下室頂板的大板塊之間可以不再設(shè)置次梁。但此種方法的缺點是會略增加地下室頂板框架梁的負(fù)荷，而且由于板厚有限，這種方法解決抗浮問題的效果也是有限的。