高层建筑地下室结构设计实例分析.docx

高层建筑地下室结构设计实例分析摘要：结合工程实例笔者从地下室基础、顶板、侧壁、底板四方面介绍高层建筑地下室的结构设计可供相关专业技术人员参考。关键词：高层建筑、地下室、结构设计、基础、顶板、侧壁、底板中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：1工程概况某住宅建筑高度为53.6m主体结构为18层采用钢筋混凝土框架剪力墙结构地下室为1层主要当车库使用。该工程采用了预应力管桩持力层为强风化岩或中风化岩单桩承载力特征值为1700kN地下室底板采用平板式筏抗浮水头5m。该建筑的抗震设计类别为丙类抗震设防烈度为7度设计基本地震加速度值为0.10g。主体结构中框架和剪力墙的抗震等级都是三级框支柱、框支梁为二级抗震等级。地下室平时用于车库使用战时可为人防工程人防设计等级为6级。2地下室结构设计2.1地下室基础设计根据本工程地质报告的情况本工程采用预应力管桩基础持力层为强风化岩或中风化岩500mm直径管桩单桩承载力特征值1700kN岩层承载力较高可满足沉降的要求。2.2地下室顶板设计本工程地下室顶板上设计了园林景观需覆土0.5m同时考虑到设备管线的高度及其保护土层厚度最后确定覆土厚度为1.1m。1）主楼室内部分地下室顶板设计主楼室内部分的地下室顶板适宜考虑施工阶段的承载力验算因此考虑施工荷载后楼板荷载取为5kN/m2。2）园林景观顶板设计园林景观部分除考虑覆土的重量外尚需考虑景观、道路及附属设施的荷载；本工程景观部分荷载取值为4kN/m2消防车道部分荷载较大按照规范的要求应为35kN/m2但考虑到本工程地下室顶板上有1.1m的覆土荷载经过扩散后实际传导到梁板上的荷载已大大减小经计算扩散后消防荷载取值可按20kN/m2考虑。3）人防地下室的荷载取值由地下室一层为人防地下室所以对于本工程中的露天顶板要考虑到爆动荷载影响但鉴于人防地下室顶板的爆动等效荷载要比消防车作用的板面等效荷载大因此人防地下室顶板的荷载按照六级人防顶板的等效荷载考虑取750kN/m2但在设计中不同时考虑这两种荷载的组合仅需按人防爆动等效荷载进行地下室顶板计算。2.3地下室侧壁设计1）进行地下室侧壁设计时侧壁主要考虑的荷载有：结构自重、地面堆载及活载、防核爆等效静荷载、侧向土压力、地下水压力等由于侧壁受有多种荷载共同作用受力较为复杂为了简化计算在设计中可作如图1所示的合理的简化。本工程地面活荷载取为q=10kN/m2则折算土的厚度应为h=10/18=0.56m等代土压力采用公式σ0=γ1h1ka计算。侧向土压力对于地下水位以上的土压力采用公式σs1=γh2ka对于地下水位以下的土压力则采用公式σs2=γh3ka计算。经计算地下室1层的侧壁板厚取为350mm。2）侧壁的构造要求是在与土壤接触的侧壁混凝土保护层取为40mm地下室内部的混凝土则取为15mm。把地下室侧壁的水平钢筋配置在外侧而竖向钢筋配置在侧壁内侧。为了有效控制本地下室的侧壁混凝土开裂混凝土强度等级并不宜取得高以减小混凝土的收缩应力工程混凝土强度等级取为C30。同时本工程还设置了多道后浇带有效的减小了地下室混凝土开裂。2.4地下室底板设计1）地下室底板主要以抗渗和抗浮计算为主地下水位按50a一遇考虑取在室外地坪抗浮水头5m抗渗等级P6。地下室底板所处土层为淤泥及淤泥质土承载力较低不能作为持力层故本次设计地下室底板按倒楼盖设计采用无梁楼盖的方法计算采用经验法经计算地下室底板厚600mm。2）地下室底板的钢筋布置要合理。地下室底板同一方向的梁板面筋应布置在相同标高上没必要把两个方向的板面筋布置在梁面筋以下。这是由于基础梁两个方向的面筋本身就存在高差而若把底板双向的面筋都布置在基础面筋下则会造成底板面筋的面筋保护层过大造成窝顶情况出现。3）抗浮桩的验算与设计抗浮计算无统一的计算公式该工程抗浮计算按下式：G+nRa＞1.1Fw式中G为柱底传来恒载标准值即建筑物自重包括覆土自重(向下)；n为柱下抗浮桩的桩数；Ra为抗浮桩的单桩抗浮承载力特征值；Fw为与柱对应的受荷范围内地下水浮力标准值(向上)。该公式中荷载标准值对应于桩的特征值相当于基础地耐力计算式概念较为明确且在验算建筑物之抗浮能力时不应考虑建筑物上的活荷载。水浮力标准值Fw=Hw×10×AHw为水头高度即抗浮设计水位与地下室底板底之间的高度；A为水浮力的作用面积。因地下室抗浮是一个十分重