地下建筑结构论文
建筑结构是指在建筑物(包括构筑物)中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。下文是小编为大家整理的关于地下建筑结构论文的范文，欢迎大家阅读参考!
地下建筑结构论文篇1
浅谈建筑工程地下室结构设计
摘要：在我国，随着经济的发展与社会的进步，建筑行业逐渐获得较快的发展。同时，随着人们生活水平的提高，人们对于生活、工作以及学习的需要不断提升。目前，在建筑工程中，地下室的建立与设计不断受到人们的关注与重视。
因此，了解建筑工程地下室结构设计具有重要的作用与意义。
关键字：建筑工程;地下室;结构设计
随着城市化的推进以及城市经济的发展，现代高层建筑由于技术、经济、使用等各方面的因素，一般都设有大底盘地下室，通常为l～2层，随着建筑物高度的不断增加。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。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。另外，地下室结构的设计比较复杂，也容易出现质量问题，因而对设计和施工有一定的特殊要求。
一、地下室结构设计的问题
地下室工程涉及的专业极为复杂，在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、摊水、通风、采光等各专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。主要的技术问题有：一是结构平面设计问题;二是抗震设计问题;三是地下室抗浮、抗渗设计问题;四是地下室结构超长问题;五是外墙结构设计问题。
二、建筑工程地下室结构设计的内容
其一，结构平面设计。
在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应合理地调整平面将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的埋深要求。
其二，抗震设计。
根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构的部位。结构计算应向下计算至满足要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上计算，并应包括地下层。
其三，合理的防水设计。
由于地下水的存在，故地下室防水设计是一项十分重要的工作，甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时应根据工程的性质、使用要求、重要性等合理确定防水等级，根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级，地下室混凝土都应为结构自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁厚度比确定，不得人为自行降低。根据防水等级要求，建筑地下室仅一道防水混凝土是不能满足要求的，故一般应做卷材防水，防水卷材在选用时应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点，尽量选用耐久性好的卷材。
其四，地下室抗浮、抗渗设计。
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态，而对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外，在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑，由于地下室的面积较大、形状又不规则，且地下室上方的局部没有建筑，此类抗浮问题相对难以处理，须作细致分析后再进行处理。地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：一是补偿收缩混凝土。在混凝土中掺微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可控制裂缝;二是膨胀带。混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工;三是后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
三、结束语
总之，一个安全、适用、合理的地下室，合理的设计是前提，并在参建各方的通力合作下，不断探索和创新，只有这样，才能更加合理有效地开发利用地下空间。
参考文献:
[1]李国胜.多高层建筑基础及地下室结构设计——附实例[M].中国建筑工业出版社,2011.9
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[6]王艳玲.浅谈地下室结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012(4)
地下建筑结构论文篇2
浅论高层建筑地下室结构设计
摘要：本文作者对高层建筑地下室结构的设计进行了简单的分析，供大家参考借鉴。
关键词：高层建筑;地下室结构设计
1 地下室的设计
高层建筑地下结构设计是一个复杂的过程，地下室与基础设计的合理与否直接影响高层建筑的正常使用与造价，因此，设计时既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗的特殊要求。
1.1 基础的选型
1.1.1 《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010)12.1.2条规定，高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的工程地质和水文地质状况、上部结构的类型和房屋高度、施工技术和经济条件等因素，使建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求;还应了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高等，减少与相邻建筑的相互影响。
1.1.2 基础形式应选用整体性好，能满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能调节不均匀沉降，达到安全实用和经济合理的目的。
1.2 抗浮设计
1.2.1 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)3.0.2条6规定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。3.0.4条规定，岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水浮力的设防水位。
1.2.2 《建筑结构荷载规范》GB5009-2001(2006年版)3.2.5条3对结构的倾覆、滑移或漂浮验算应按有关的结构设计规范的规定采用。
抗浮验算时永久荷载的分项系数取值，各地区可能与《建筑结构荷载规范》不同，当有地区标准按当地的标准，无地区标准则按《建筑结构荷载规范》。验算建筑物抗浮能力必须满足：
(建筑物永久荷载/水浮力)≥1.0。
1.2.3 当抗浮设计水位较高，裙房满堂地下室或地下车库需要采用抗浮措施时，应按工程具体情况区别对待。如果裙房满堂地下室或地下车库是独立建筑，与高层主楼基础没有连接成整体，并有一定距离不会因差异沉降造成影响时，抗浮措施可以根据经济技术比较采用：抗浮锚杆、抗拔桩或压重等方法;如果高层主楼基础与裙房满堂地下室或地下车库连接成整体，均采用桩基，通常抗浮可采用抗拔桩的方法来解决，这几年预应力管桩应用也比较普遍，可以节约桩基成本大约15%，提高桩基工期大约10%;如果高层主楼基础与裙房满堂地下室或地下车库连接整体，并且高层主楼采用的是天然地基预估有若干沉降量，裙房或地下车库抗浮宜采用压重(采用素混凝土，重度不小于30KN/M2钢渣混凝土或砂石料)方法，不宜采用抗拔桩或抗浮锚杆，否则必将与高层主楼之间形成差异沉降而造成底板开裂的影响，尤其如北方很多城市的抗浮设计水位由于考虑南水北调提供的较高，但实际地下水位目前而言都是非常低的，如果抗浮采用抗拔桩或抗浮锚杆，裙房或地下车库与主楼间基础沉降差异将是非常突出的问题。
1.3 建筑物上部结构、地下室、地基的相互作用关系
1.3.1 高层建筑的基础上部整体连接着层数很多的框架、剪力墙结构，地下室四周很厚的挡土墙又紧贴着有效侧限的密实回填土，下部又连接着沿深度变化的地基。无论在竖向荷载还是水平荷载的作用下，它们都会有机的共同作用，相互协调变形。尽管在这方面的设计计算理论仍不够完善，但如果仅仅把基础从上部结构和下部地基的客观边界条件中完全隔离出来进行计算，是根本无法达到真正设计要求的目的。
1.3.2 无论是采用箱基还是筏基，诸多工程的实测都显示;底板的整体弯曲率都是很小的，往往都不到万分之五。有一些高层建筑箱形基础的实测值都仅在(0.16～3.14)×10-4之间。我国测得的筏底板钢筋应力一般都在20～30N/mm2之间，只有钢筋强度设计值的十分之一，个别内力较大的工程也几乎没有超过70N/mm2。
2 深层水泥搅拌桩高低截面围护结构设计
2.1 桩墙截面尺寸
尽量利用场地有限的宽度，同时考虑钻机施工的可能性，确定高桩桩墙的宽度。已定高桩的宽度应满足安全要求，若计算的宽度也不能满足安全要求，必须加设低桩。低桩长度即为高桩在坑底以下的入土深度，一般为基坑深度的 0.8～1.2 倍;低桩桩墙宽度应满足高低桩墙整体的抗倾覆、抗滑移及整体稳定性要求，计算中将桩墙向坑内转动的原点定为低桩底部的内角点。
2.2 加强高桩悬臂部分的抗弯、抗剪能力
高桩与低桩的截面分界处，因桩墙截面削弱，应予以加强，以增强高桩的抗弯、抗剪能力。
2.3 搅拌桩布置
搅拌桩采用格栅式布置，部分位置回填土中难以格栅成桩而采用满布。
2.4 搅拌桩
搅拌桩采用 425# 普通水泥，掺量 13%。搅拌桩施工顺序应从低桩到高桩，若反向施工，在低桩施工时，因低桩在坑底以上段不喷浆，搅拌桩相互交接会削弱高桩截面。
3 抗震要求
地下室如果设计不当，对整体抗震性能会产生较大影响。一般结构中的地下室，其顶板高出室外地坪的高度不应大于本层地下室层高的1/3，否则，该层地下室只能作为半地下室或地上一层进行建模分析计算，此时，即使该层地下室的楼层侧向刚度大于相邻上层刚度的2倍也不宜作为上部结构的嵌固部位;
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：
3.1 地下室顶板应避免开设大洞口;地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构;其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。
3.2 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;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
3.3 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：
3.3.1 地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
3.3.2 地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍;同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上;4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
嵌固端的选取直接影响造价经济性，例如强制要求多层剪力墙结构的非人防地下室顶板作为上部结构的嵌固部位进行设计时，经济性指标较差，在北京市建筑设计研究院编写的《建筑结构专业技术措施》第5.4.4条第1、2款规定：多层剪力墙结构嵌固部位一般取基础顶面;多层剪力墙结构底部加强部位宜取基础以上至首层顶，当地下室超过一层时，可取地下一层和首层。
4 结束语
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题，涉及内容繁多且复杂，有些问题至今尚未得到很好的解决，如：地基与基础的相互作用问题、上部结构刚度对地基基础的影响等等。现代高层建筑由于地下工程庞大，建设工程在地下的投资已经接近甚至超过了地上，因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。
参考文献：
[1] 庄致来，莫勇.地下室结构设计工程中常见问题分析及对策[J].中国新技术新产品. 2010，(09).
[2] 王仙蔚，李晓雷.高层建筑地下室结构的设计要点[J].低温建筑技术. 2011，(07).