高層建筑地下室結構設計中的若干問題

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摘 要：本文簡要介紹了高層建筑大底盤地下室結構設計中常見的一些問題，從5個方面展開敘述，提出了相應的解決方案并輔以一定的經(jīng)濟分析比較。
    關鍵詞：抗浮設計；不均勻沉降；結構超長；基礎型式
 
 1、前言
    現(xiàn)代高層建筑由于技術、經(jīng)濟等各方面的因素，一般都設有大底盤地下室，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，因此結構設計的好壞將會對整個項目的設計周期、施工工期以及建造費用產(chǎn)生巨大的影響。另外，地下室結構的設計也比較復雜，主要技術問題有：地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結構超長問題、基礎型式的選取和計算方法問題、人防設計等等；技術問題與經(jīng)濟因素息息相關，先進適用的技術能使建設項目取得良好的經(jīng)濟效益，而經(jīng)濟因素在一定程度上也會制約一些先進技術的使用。因此，如何協(xié)調好技術與經(jīng)濟在建設工程中的相互關系，是每個設計人員應該認真考慮的。本文以地下室結構設計中的技術問題為主線，結合具體的工程實例，簡要分析地下室結構設計中的技術、經(jīng)濟問題及其相互關系。
 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?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，應采取以下措施：
    (1)在設計允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設計標高，間接降低抗浮設防水位。高層建筑的基礎底板多采用平板式筏板基礎和梁板式筏板基礎。一般而言，平板式筏板基礎的重量與梁板式筏板基礎上填覆土的重量基本相當，但后者的基礎高度一般要比前者高，在保證基頂標高不變的情況下，后者的基礎埋深要大于前者。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構的層高，從而相對降低了抗浮設防水位。
    (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，但這種方法還應該結合地基土的承載力而定；在對主體結構的地基承載力進行深度修正時，增加地下室的層高可以提高主體結構的有效埋置深度，從而提高了主體結構修正后的地基承載力特征值。①增加基礎配重。此種方法大致有以下3種情況：增加基礎底板的厚度、增加基礎頂面覆土厚度、基礎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：在增加基礎配重用以解決抗浮問題的同時又不可避免的增加了基礎的埋置深度，從而相對地提高了地下室抗浮設防水位的高度，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。