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地下室设计范文1
关键词：无梁楼板，有限元法，等代框架法
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
地下室底板相对于一般的楼板受力比较复杂，其计算方法没有统一单一的计算方法。作用在底板面上的荷载包括板自重、装修层重量、固定设备、均布活荷载，地下水浮力，在高层建筑当中，地下室埋深比较深，往往地下水浮力对底板的设计起控制作用。
目前广泛采用的底板结构形式主要有两种： 梁板式和无梁平板式。梁板式结构传力途径明确，易于掌握，但施工较为困难。无梁平板式受力比较为复杂，但易于施工。
一、梁板式底板的计算：
进行结构设计时，根据地下水浮力对基础梁、底板进行设计，根据柱底轴力及单桩承载力对承台进行设计，基础梁、底板配筋与承台配筋是分别计算的。目前工程实践中常规做法是将基础梁、底板钢筋与承台钢筋分别按计算结果进行配置。
1.1荷载取值
计算时程序要求输入恒、活荷载标准。在设计时不能简单的把自重和水浮力荷载作为恒载和活载输入程序。可以把自重荷载和水浮力荷载进行荷载等效组合求得输入程序的恒荷载和活荷载值[1]，也可以较为简单的把自重荷载和水浮力荷载组合设计值除以1.2取值作为恒荷载，活荷载取值0作为输入程序的荷载参数[2]。框架柱输入承台尺寸，并考虑梁、柱重叠部分作为刚域计算，可减小梁断面及配筋。
1.2求解计算
梁板式地下室底板可采用 SATWE等程序按一层框架结构进行计算。
二 、无梁板的计算问题：
2.1计算方法
1、经验系数法：运用经验系数法必须满足下列的条件①活荷载为均布荷载，且不大于恒载的 3 倍；②每个方向至少有 3 个连续跨；③任一区格内的长边和短边之比不应大于 1.5；④同一方向上的最大跨度与最小跨度之比不应大于1.2；
2、等代框架法，等代框架法的做法是，将无梁楼盖结构沿纵、横柱列方向划分为纵向和横向的等代梁，与柱子形成等代框架。
经验系数法和等代框架法是在电算发展之前的一种实用分析方法[3]：
1）从无梁楼板中选择一个具有代表性的三维计算单元，把这个三维的计算单元简化为一个二维的梁柱框架结构，该结构即为等效框架。如下图所示：
图1：等代框架计算模型
当无梁楼板结构体系满足经验系数法的限制条件时，上图中的等代梁端负弯矩和等代梁跨中弯矩可以直接给出。这即为经验系数法。
2）将等效框架求得到的框架支座弯矩和跨中弯矩分配给柱上板带和跨中板带。
图2：柱上板带和跨中板带内力分配
3）根据所求得的内力进行截面设计；
3、有限元计算方法，适用面较广。现在采用较多的有限元软件有 PKPM 的SlabCAD 和 和其他有限元分析软件，其中SlabCAD有限元分析结果能够得到板的内力和精确的计算配筋值，方便工程师进行结构设计，《地下室结构选型与设计优化》对利用SlabCAD有限元来分析地下室底板进行了简单的叙述[4]。需要注意的是，在 SlabCAD 的后处理中查看节点内力及配筋，因为考虑了柱子和剪力墙的刚度，柱子内部或者剪力墙内部的刚度相对楼板很大，使有些房间边界和柱子中心处内力和配筋都极大，截面配筋设计中应酌情调整。
以上三种分析方法各有特点，总的来说经验系数法收到的限制比较多，并且比较繁琐。相比之下，利用有限元分析地下室底板比较方便。地下室底板由于底板厚度与基础梁高度的比值较大, 底板的刚度不可忽略不计。因此, 传统的杆- 膜单元组合模型理应由精度更高的有限元单元代替, 通常采用壳单元模拟板单元和梁单元可以取得较真实合理的计算内力[5]。
三、配筋设计
1、地下室底板应该满足设计强度和裂缝、挠度的要求。底板(包括承台)负弯矩一侧(即临水土一侧)裂缝控制0.2 mm，基本上是由裂缝来控制配筋；底板正弯矩一侧(即室内一侧)裂缝控制0.3 mm，基本上是由钢筋设计强度来控制配筋[6]。
2、地下室底板和承台一般是分开计算求得配筋，在进行设计配筋时，可利用底板钢筋来代替一部分的承台钢筋，在工程设计实践中，对采用桩基础的地下室，底板及承台进行设计时,将底板钢筋与承台钢筋统一考虑，联合设计[2]。
3、当采用天然基础加防水板设计时，由于天然基础容易产生沉降问题，为了满足防水板的计算假定，需要在防水板下设置一层容易压缩材料或者把防水板底土层刨松。未采取有效的措施时候，柱下独立基础沉降时，防水底板承受地基反力，从而形成了筏板基础，是的地下室底板承受较大的地基反力，容易改变底板受力状态，产生裂缝，也使得底板处于不安全的工作状态[7]。当持力层为岩石层或者采用嵌岩桩等有效措施控制沉降时，可以不考虑该问题。
参考文献
[1] 黄梅芝.地下室底板的SATWE 计算[J]. 建材与装饰. 2008 (5)：93-94.
[2] 赵艳秋，丁荣龙，鲍育明.采用桩基的建筑地下室底板及外墙的结构设计[J]. 建筑结构. 2010(4)：276-278.
[3] 朱聘儒.双向板无梁楼盖[M].北京：机械工业出版社，1999.
[4] 杨慧来.地下室结构选型与设计优化[J]. 建筑与结构设计. 2010 (8)：65-67.
[5] 肖德周,张元坤. 梁板式地下室底板设计和计算分析[J]. 广东土木与建筑. 2007(12) ：11-12.
地下室设计范文2
关键词：地下室；抗浮设计；抗浮验算；经济性分析
0 引言
随着城市建设用地相对紧张，建筑物朝着高、大、深、重的方向发展，为了满足需要，地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室等地下建筑不得不面临的问题就是地下结构物的防水与抗浮问题，尤其是在我国沿海及长江中下游地区，地下水位普遍较高，由地下水浮力引起的地下室上浮、地下结构破坏等事故屡见不鲜。因此，地下室的抗浮是地下空间工程中一个不可忽视的重要课题。
1 工程概况
某工程地下室部分为2层，主要功能为地下车库和设备用房，地下室平面尺寸约为140m×89m，标准柱跨为7.8m×7.8m，建筑面积约18538m2。地下层1层高3.8m，地下层2层高3.7m。地下层1顶板的塔楼以外部分有厚约0.9m的覆土，基础形式为柱下独立基础加防水板。
2 场地工程地质及水文地质情况
2.1 工程地质条件
场地土层主要由第四系杂填土层、第四系全新统冲洪积层、白垩系上统灌口组泥岩组成，各地层的分布从上至下依次为人工填土、粉质黏土层、细砂、卵石（稍密卵石、中密卵石、密实卵石）泥岩（强风化泥岩、中等风化泥岩）。
2.2 水文地质条件
场地内地下水主要由以孔隙水形式赋存于人工填土中的上层滞水和以孔隙水形式赋存于砂卵石层中的潜水及赋存于泥岩中的基岩裂隙水组成，场地水文地质条件简单。
2.3 地下室抗浮评价
工程地下室埋深低于地下水位，设计时应进行地下室抗浮稳定验算，地质勘察报告建议地下水抗浮设防水位取494.50m（±0.00标高为498.70m），纯地下室如需采取抗浮措施，建议采用抗浮锚杆。同时应进行专项的岩土工程抗浮设计。
3 抗浮设计
3.1 抗浮验算
抗浮验算依据标准进行。基本设计资料如下：地下层1顶板板厚0.16m，梁柱折算成板厚约为0.11m；地下层2楼板板厚0.11m，梁柱折算成板厚约为0.08m；地下室底板板厚暂取0.35m；顶板覆土0.9m（由于覆土高度各处不一，抗浮设计时予以折减，按0.75m考虑）。算得W=33kN/m2
3.2 锚杆布置
结合结构整体和局部抗浮，锚杆布置方式主要有以下3种：
（1）方式一：集中点状布置（所有锚杆布置在柱下独立基础范围内），总承载力特征值为F=1100kN。假定柱下布置4根锚杆，则单根锚杆承载力特征值为Nak=1100/4=275kN。此布置方式优点是可以充分利用上部结构传来的竖向力平衡掉一部分水浮力，便于地下室底板下的外防水施工；缺点是所布置锚杆不能充分抵抗水浮力对底板产生的弯矩，地下室底板配筋较大。
（2）方式二：面状均匀布置（在地下室底板下均匀布置），所需单根承载力特征值为（锚杆间距2.6m）Nak=285kN。此布置方式优点是锚杆布置均匀，地下室底板配筋较小；缺点是不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力，锚杆布置相对分散，不利于地下室底板下的外防水施工。
（3）方式三：签于以上两种方式均有各自的优缺点，如果有一种布置方式既能利用上部结构传来的竖向力，又能利用锚杆的布置减少防水底板的弯矩，即为一种较为经济合理的方式。可根据锚杆布置在跨中更能有效提供抵抗弯矩的原则，这种布置方式的优点在于锚杆和柱能共同抵抗浮力作用，在锚杆能保证稳定的情况下Nak≥275kN，即能满足抗浮要求。以柱为支座，以锚杆作为抵抗力的简化受力，在水浮力作用下基础底板会产生一个向上的变形，如果在锚杆布置处变形较大，则此抗浮锚杆失去作用，若变形很小，则能发挥抗浮作用，所以可根据锚杆处底板的变形来考察锚杆是否稳定。可以根据受力模型建立一个双向5跨连续的无梁楼盖，计算得此防水底板变形图，见图1。
图1 防水底板变形图/mm
根据图1并结合锚杆验收试验中可以看出：中间跨锚杆处最大变形为2mm，锚杆实际受力为268kN，略小于所输入荷载275kN，说明锚杆能保证稳定。端跨锚杆处变形为3.529mm时，锚杆实际受力为376kN，稍大于锚杆承载力设计值1.3Nak=357.5kN。此时，如果以锚杆实际受力376kN作为设计值，得出锚杆承载力特征值376/1.3=289kN。依此值进行设计应该是安全的。通过以上分析可知，按照布置方式三设计是安全的。
4 经济性分析
采用SAFE8.0.1软件根据受力模型进行计算。
4.1 按照锚杆布置方式一计算
根据图2，取防水板厚450mm，独立基础厚950mm，配筋可取14@150双层双向，不足的地方采用附加配筋。
图2 方式一板带弯矩图（标准值）/kN・m
4.2 按照锚杆布置方式二计算
由以上分析可知板内力很小，为方便锚杆锚固，可取防水板厚400mm，独立基础厚由柱底内力计算取为700mm，弯矩见图3。
图3 方式二板带弯矩图（标准值）/kN・m
4.3 按照锚杆布置方式三计算
取防水板厚400mm，独立基础厚950mm，弯矩如图4所示，配筋可取14@150双层双向，不足的地方采用附加配筋。
图4 方式三板带弯矩图（标准值）/kN・m
由以上结果并结合混凝土、钢筋、锚杆的造价可得3种布置方式的经济指标比较。可得出，布置方式三综合造价最低，采用此布置方式最经济。
5 锚杆设计
5.1 锚杆锚固体与地层锚固长度计算根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330―2002）（简称边坡规范）第7.2.3条：
式中：Nak为锚杆承载力特征值；ζ1为锚固体与地层粘结工作条件系数，永久锚杆取1.0；D为锚固体直径；frb为地层与锚固体粘结强度特征值，根据地勘报告确定（地勘报告结果：稍密卵石取60～80，中密卵石取80～100，密实卵石取110～130）；Lai为各土层锚固段长度。计算中得出锚固体与地层总锚固段长度La=7.2m，满足Nak=290kN要求。
5.2 锚杆钢筋截面面积计算根据边坡规范第7.2.2条：
式中：AS为锚杆钢筋截面面积；γ0为工程重要性系数，取1.0；ζ2为锚筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69；Na为锚杆轴向拉力设计值，Na=γQNak，γQ=1.30；fy为锚筋抗拉强度设计值。需特别注意《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）规定：在钢筋混凝土结构中，轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm2时，仍应按300N/mm2取用。
5.3 锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度计算根据边坡规范第7.2.4条：
式中：la为锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度；ξ3为钢筋与砂浆粘结强度工作系数，本工程为永久性锚杆取0.60；n，d分别为钢筋根数和钢筋直径；fb为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，本工程采用M30纯水泥浆。
5.4 节点详图
抗浮锚杆做法如图5所示，为防止锚头锈蚀，在抗浮锚杆与底板交接处涂环氧树脂，来保证抗浮锚杆的耐久性。
图5 节点详图
6 结语
总而言之，地下室的抗浮是地下室工程设计过程非常重要的一部分，设计人员应针对工程的实际情况，全面思考、精心设计，以确保地下室工程的结构安全。本文详细地介绍了地下室通过布置锚杆来抗浮的设计方法，通过比较不同锚杆布置方式的综合造价，提出一种较为合理、经济的布置方式，并充分论述了其可行性，对今后地下室抗浮设计提供了参考。
参考文献：
地下室设计范文3
【关键词】地下室；抗浮设计；抗拔锚杆；工程实例
随着我国城市建设的高速发展，对地下空间的开发和利用越来越多。在我国沿海及长江中下游地区，地下水位普遍较高，由地下水浮力引起的地下室上浮、地下结构破坏等事故屡见不鲜。因此，地下室的抗浮是地下空间工程中一个不可忽视的重要课题。
1、现行设计规范对建筑物基础和地下结构抗浮设计的主要规定和基本要求
《建筑地基基础设计规范》（GB5007 -2011）中第5.4.3条规定：建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算，一般情况下抗浮稳定安全系数可取1.05。抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）[2]中第8.6.6条规定：当地下室自重小于地下水浮力作用时，宜设置抗浮锚杆或抗浮桩。对高层建筑附属裙房或主楼以外独立结构的地下室，宜推荐选用抗浮锚杆；对地下水水位或使用荷载变化较大的地下室，宜推荐选用抗浮桩。《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ83-2011）[3]中5.0.9条规定：对地基基础地下结构应评价地下水对结构的上浮作用；5.0.10条规定：评价地下水对结构的上浮作用时，宜通过专项研究确定抗浮设防水位；场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；只虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按近3年～5年的最高水位确定。《高层建筑筏基与箱型基础技术规范》（JGJ6-2011）[4]中4.4.1条规定：当地下水位可能高于基础埋深并存在基础抗浮问题时，应提出与建筑物抗浮有关的建议；5.5.4条规定：当建筑物地下室的一部分或全部在地下水位以下时，应进行抗浮稳定性验算。抗浮稳定安全系数，可根据工程重要性和确定水位时统计数据的完整性取1.0～1.1；6.4.7条规定：当抗拔桩常年位于地下水位以下时，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）[5]关于控制裂缝宽度的方法进行设计。如果地下室带有人防工程的属性，并且是甲类防空地下室，应对以下三种工况下的荷载（效应）组合分别计算，并取最不利的结果进行设计：一是基础底板平时使用状态的结构设计荷载工况；二是战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用工况；三是战时核武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用工况。
2、地下室结构抗浮设计
当地下室结构存在水浮力作用的时候，一般都是采用增加结构压重和防止地下室上浮的抗拔措施，在结构压重措施用足，地下室结构仍不满足抗浮稳定性的情况下，抗拔桩和抗浮锚杆往往是合理的选择。抗拔桩主要是利用桩侧阻力来制约与桩顶连成一体的地下室结构上浮，其抗浮能力与桩型、桩径、桩长及周围地质条件有关。抗拔桩的单桩承载力较大，一般布置在框架柱、剪力墙下，其抗拔从属面积比较大，受施工环境条件影响较大，建设成本相对较高。抗拔锚杆是通过锚杆体和注浆体形成的锚固体与土层之间的摩擦作用来传递阻止结构底板上浮的摩擦阻力的，锚杆类型的选择同锚杆锚固段所处的土岩层类型、工程特性、锚杆的承载力、锚杆体的材料、锚固的长度、锚杆的施工工艺等有关。抗拔锚固可以选择借助杆体自由段的弹性伸长施加预应力的预应力锚杆和普通的不施加预应力的锚杆。
抗拔锚杆设计具体步骤如下：
1）计算单根锚杆所需承担的抗浮力
3、工程实例
3.1工程实例一
某工程地下水位接近地表面。地上为高层住宅建筑，地下两层，主楼南北两侧有两层单建人防地下室。由于地下室顶板作为上部建筑嵌固端的要求和建筑抗震7度设防以及Ⅲ类场地等原因，地下室主体结构均采用现浇钢筋混凝土框架结构。由于地下水位较高，为增加抗浮有利因素，在楼盖选择时，主动加大结构自重，即仅设主框架梁，楼盖为双向大跨度的厚板。但在上部无地面建筑的地下室部分，由于存在补偿性，结构自重和少量的覆土仍不满足地下室结构的抗浮要求，经多种方案比较：最终采用了抗拨桩抗浮方案。主楼以外，共布置了291根桩径为600mm的抗拔桩，抗拔桩采用扩底灌注桩，桩长15m，动载作用时，桩承受部分压应力。
3.2工程实例二
某工程距离河边不足一公里，工程周边为已建多层和高层建筑，工程施工环境比较复杂。为了保证周边建筑物的安全稳定，加快地面交通恢复速度，工程采用逆作法施工。根据工程地质勘察报告：抗浮设防水位平均为地表下1.5m，人防工程地下两层，地下室顶板以上覆土1.5m，基底埋深约13.2m。主体采用钢筋混凝土框架结构体系，桩基，持力层为中风化岩石，防水底板厚500，为满足抗浮要求，底板下按水位不同，锚杆最小间距1.2mx1.4m，最大间距1.7mx1.8m，锚杆在底板以下长3.5m，直径150mm，主筋3Φ22（并筋），沿每个柱网均匀布置，锚杆共10526根。
4、结语
总而言之，地下室的抗浮是地下室工程设计过程非常重要的一部分。在当前规范未对地下室抗浮设计进行明确规定的情况下，设计人员应针对工程的实际情况，全面思考、精心设计，以确保地下室工程的结构安全。
参考文献：
地下室设计范文4
Abstract: combining the Shenyang margin money business department of the basement structure design, super long basement structure crack control design of some effective measures and key construction matters needing attention. Practice proves that the scheme is reasonable, economy, measure is proper, greatly shortening construction period.
关键词 超长建筑 无缝设计 裂缝控制
Key words: construction crack control of super-long seamless design
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
1 概述
近年来，我国各种大型公共建筑的建设得到了快速发展，建筑师以及建筑方对不设缝的混凝土结构的长度要求越来越高。尤其是对于地下室结构，由于存在防水问题，更是希望不要设缝。
1砼结构超长产生裂缝问题
通过科学研究及工程实践表明,任何结构物产生裂缝是不可避免的,尤其砼出现的微小裂缝是人们能够接受的材料特性,如果对建筑物抗裂要求过严不允许出现裂缝,会付出巨大经济代价。科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在无害范围内。在正常情况下砼结构产生裂缝的原因主要是:由外荷载的直接应力,即设计常规计算的主要应力引起的裂缝;由外荷载作用即结构次应力引起的裂缝;由结构变形,即温度变形应力,地基不均匀沉降引起的裂缝等。在此主要就地下室超长砼结构因结构变形产生的裂缝分析探讨。 地下结构产生和裂缝发展的原因比较复杂,主要还是由温度,材料弹性模量,线膨胀系数,砼极限拉伸,砼结构体厚高,体长,砼的徐变及约束环境等。对于不同的结构在不同施工条件下也影响到裂缝的产生和发展。多年来国内外对砼结构裂缝产生及发展,已经进行了大量的理论分析和实验研究,依据极限变形概念研究了伸缩缝作用,推导出最大伸缩缝间距[Lmax] 。在实验研究中,国内外通过光弹实验得出的结论是: 由温差所引起的结构变形,随着结构物长度的增加,它们之间是非线性关系。
根据理论分析与实验研究可以看出,那种认为按照规范要求设置了伸缩缝就可以避免出现裂缝,不预留伸缩缝就不会产生裂缝的观念是不全面的。用伸缩缝控制结构的长度只能是减少温度应力的因素之一,并非是唯一因素。伸缩缝只是在一定范围内对温度应力起到有效作用,当超过一定范围后,温度应力趋近于常数,之后温度应力则与长度无关。工程应用实践也表明,留缝与否并不是决定结构变形开裂的唯一原因。从分析看出超长结构不设变形缝是可行的。
2设计与施工中采取的防裂措施
工程位于沈阳市铁西区保工街上，北二马路北300米左右，占地18000平方米。主要功能为商业、办公和配套相应的服务设施，地下工程主要为人防及停车场。总建筑面积99000平方米。本工程主体高度90.600米，地上26层，地下2层，结构柱网跨度以8.000m为主，采用框架剪力墙结构。地下室占地面积为67x163米，裙房占地57x153米，均不设缝。
考虑本工程结构超长，采取下列措施：
1）主楼周边设置沉降后浇带，兼温度后浇带作用，解决施工阶段的温度应力问题。为了使后浇带的封闭对建筑后期使用阶段的温度应力产生不利影响，后浇带封闭时的环境温度应与建筑物使用阶段温度接近。对于沉降后浇带的补浇,应依据沉降记录决定封闭时间,如何沉降曲线趋于平缓,则在主体封顶后一个月后补浇后浇带;若是沉降曲线不缓和,必须延长补浇时间,应待沉降曲线趋于平缓稳定时再封闭。对于温度后浇带的封闭,应在其两侧砼龄期达到6周以上或不少于42d后再补浇。封闭后浇带砼必须在对该部位认真清理,钢筋补焊绑扎合理条件下,采用比原底板砼强度高-级的补偿收缩砼浇筑,浇筑时间要选择在气温比较低时进行,振抹后及早覆盖保湿。
2）楼板采用主次梁结构。在8x8的跨度内设两根次梁，次梁的方向均沿建筑物的长向。目的是为了抵抗使用期间的温度收缩应力。调整结构配筋,地下室外墙及顶板,底板正常都是采取双层双向通常布筋,钢筋间距在150mm范围内,最小配筋率提高到0.3%以上,在满足强度要求的前提下,尽量采用直径较小钢筋布置。
3）加强外墙及屋面的保温。屋面的楼板钢筋沿整体长向拉通。
4）降低砼的水化热。提高砼的极限抗拉强度,尽可能使不同龄期的砼达到防裂的有效措施。具体的做法是: 选择水化热低的硅酸盐高抗硫水泥,严格控制粗细骨料粒径级配及含杂质量,认真试配优选配合比,适宜掺用外加剂,减少用水量,改进砼浇筑工艺来提高早期抵抗裂缝的强度; 加强养护是超长砼结构施工的重要保证,及早补充水分保温保湿,是减少早期脱水收缩充分进行水化,促进强度得到充分提高的关键环节。需要在砼浇筑后立即覆盖减少表面温度延长散热时间,缓慢降温能有效发挥砼应力松弛效应,达到提高抗裂性目的。
降低砼的水化热,一般工程体积较大砼都会采用水化热较低的水泥品种施工。基础底板,剪力墙及顶板可以采用粉煤灰水泥或矿渣水泥,设计采用60d龄期砼作为检查验收强度,地下砼结构抗渗等级-般>S6;通过试验确定施工配合比,掺入外掺合料及化学外加剂,降低单位水泥用量达到浇筑砼温度。还要采取减少砼收缩的措施,如浇筑分层进行,采取二次振捣和二次压抹面,延长拆模时间和养护时间保湿保温等防裂措施及时。
地下室设计范文5
［关键词］土压力，侧壁挡墙，墙下条基，桩，基础梁
Abstract: The thesis initially analyze the impact of soil pressure on strip foundation, pile foundation and foundation beam. At last, according to the different degree of fill thickness, it brings forward respective measures to lessen the impact of soil pressure on the superstructure.
Keywords: soil pressure, side retaining-wall, strip foundation, pile, foundation beam
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 前言
随着山区城市建设的发展，大量全地下室、半地下室建筑得到了广泛的应用，而由此产生的支挡结构的设计显得尤为突出，它将直接影响到整个工程的安全及经济效益。
一般来讲，支挡结构的设计方案包含两个：第一，挡土墙与主体结构分开设计；第二，将挡土墙与主体结构联合设计，即通常所说的地下室侧壁兼作挡土墙（下文简称侧壁挡墙）。
第一个方案，即挡土墙与主体结构分开设计的方案，其优点在于受力明确，主体结构不会受到侧土压力的影响，但其缺点在于挡土墙的单独开挖及施工会增加工程造价，延长施工工期，并且在一些特定场地不允许在主体结构外进行额外开挖。
第二个方案，即挡土墙及主体结构联合设计的方案，其优点在于节省工程造价，无需单独开挖，对施工工期影响较小，并且侧壁挡墙防水较为简便，但缺点在于侧土压力要对上部主体及下部基础产生附加内力，并随着侧壁填土高度的增加，土压力的影响会增大较多。
在山区城市中，特别是重庆地区，对挡土墙与主体结构联合设计采用较多，侧壁挡墙除应进行承载力极限状态设计外，还应对其进行正常使用极限状态下的验算，在此，本文针对侧壁挡墙的设计谈谈初步体会。
2 土压力对墙下基础的影响
2.1 土压力对墙下条基的影响
对于基岩埋深较浅，建筑及地下室侧壁挡墙均可采用浅基础形式进行处理，即结构柱可采用柱下独立基础，侧壁挡墙采用墙下条形基础。当侧壁挡墙采用条形基础时，且墙下条基嵌入中风化、微风化基岩深度不小于基础宽度时，可考虑基岩对侧壁挡墙的嵌固作用，那么作为挡墙嵌固端的基槽侧壁在受水平力作用时，是否满足水平承载力是值得我们注意的［1］。
收稿日期：2011-04-11
作者简介：徐诗童（1980-），男，四川达州人，硕士，工程师，一级注册结构工程师，主要从事建筑结构设计
计算简图如图1所示，
图1 基槽侧壁水平应力计算简图
基槽侧壁上应力应满足式01的计算要求，
（式01）
（式02）
（式03）
上式中， a，b，h分别表示基础的长度、宽度及埋深；Q表示作用在基础顶面的水平剪力；M表示作用在基础中心处的弯矩，，而M0则表示作用在基础顶面的弯矩；，其中；、分别表示作用在基槽侧壁上由剪力Q以及弯矩M产生的应力；为作用在基槽侧壁上的应力，其最大值必须小于等于地基水平承载力特征值。
从式01～式03中可以看出，当计算作用在基槽侧壁上的应力大于地基水平承载力特征值时，加大基础埋深或者基础宽度可以较为有效的减小地基基槽的水力。
2.2土压力对墙下地基梁、桩的影响
对于基岩埋深较深，上部建筑的基础一般采用深基础，较为常见的深基础形式是桩基础，而在重庆地区采用一柱一桩的形式尤为常见，侧壁挡墙一般则采用桩间基础梁抬侧壁挡墙的方式进行处理，在此，笔者仅对无基础底板的基础梁进行介绍。
2.2.1 土压力对墙下地基梁的影响
基础梁的受力可分为两个部分：
第一，基础梁承受侧壁挡墙自重以及侧壁挡墙传递的竖向均布荷载，在这种情况下，基础梁属于一个大偏心受拉构件，但由于侧壁挡墙卸荷拱的作用，上部竖向荷载要向基础梁两端桩进行传递，因此，基础梁正负弯矩筋均较小。
第二，基础梁承受侧壁挡墙传递的土压力的作用，受力模型相当于一个受竖向均布力Q1的水平放置的连续梁，模型中梁截面的高x宽相当于实际梁截面的宽x高，如图2所示。
图2 土压力作用下的基础梁计算模型简图
土压力对基础梁传递的水平均布力Q1随侧壁外填土深度的增加而增大，因此，基础梁的宽度以及梁两侧腰筋应根据计算加大，此外，基础梁宽度的加大以及梁两侧腰筋的增加还可增大基础梁的抗扭刚度。
2.2.2 土压力对桩的影响
一般来讲，桩基础以承受竖向力为主（无特殊说明处桩均指圆桩），因此，在实际设计中，当竖向外力满足桩身强度以及竖向承载力的情况下，桩身主筋配筋率可按照0.65~0.20%进行配置（小直径桩取大值，大直径桩取小值），桩身箍筋一般采用6~8mm@200~300mm的螺旋箍［2］，较为常见的桩身主筋配筋率一般控制在0.30~0.20%。但是，如果桩承受土压力引起的较大桩顶水平力作用下时，如仍然采用上述方式对桩身进行配筋，特别是受力主筋的配置是偏不安全的。此外，受水平力作用下的桩也对桩身周围的土体产生水平作用，该水平力一旦大于土体水平承载力时，基础设计也是偏不安全的。
单桩水平力的计算采用“m”法进行计算，即将承受水平力的单桩视为弹性地基（由水平弹簧组成的线性变形体）上的竖直梁，桩底端按自由端或铰接端考虑（一般来讲，当桩基穿越土层，采用端承桩，桩端持力层在基岩时，可按铰接端考虑；当桩穿越岩层，采用嵌岩桩时，可按自由端考虑），最后计算公式为［3］：
（式04）
式04中，x为桩顶位移；y为计算点距桩顶距离；m为地基水平抗力系数的比例系数，由工程地质勘察报告提供；Bp为桩的计算宽度，按《地质灾害防治工程设计规范（DB50/5029-2004）》第3.4.2.6条计算；E为桩身混凝土弹性模量；I为桩身截面惯性矩。式04采用级数积分后可分别求出各截面的内力及位移，实际计算一般采用软件辅助计算。
为说明土压力对桩身主筋配筋、箍筋配筋的影响，笔者分别以X向柱距L=6.3m以及柱距L=7.2m，Y向柱距按三排柱为例进行计算，并作如下假定：（a）对于临土侧单桩的计算，仅考虑水平力的影响，不考虑水平力与竖向力的相互影响；（b）临土侧单桩受力时，考虑Y向桩在基础联系梁作用下的共同抵抗作用，因此，在计算中近似将临土侧单桩受水平力按为总水平的1/3考虑；（c）桩身构造配筋按桩身截面的0.4%进行配置。
图3 土压力作用下的基础梁计算模型简图
地下室设计范文6
[关键词]地下水防水 防水设计设计要求
中图分类号：TU57+5文献标识码： A 文章编号：
地下室防水设计的目的和重要性
地下室是位于建筑最底层的，室外地面以下的房间，在房屋的下面建筑地下室，可以增加出更多的建筑用地，地下室的经济效益和使用效果都是非常好的，地下室在结构的材料上可以划分为：纯砖墙的结构和钢筋混凝土的结构，按照构造划分，可以分为：半地下和全地下室。
地下室的屋顶和墙体都深埋在地下，受到泥土中水分的侵入和渗透，所以，在地下室的设计中，防潮和防水是一个非常重要的问题
在地下室防水设计的过程中，应该确保地下水不能渗入室内，不能扰乱室内的工作和储物环境，防水层应该要很好的保护好地下的结构，不能让水进入侵泡了地下室的混凝土结构，一旦渗水，就有可能造成钢筋的腐蚀和膨胀，建筑物的基础受损，使用寿命的降低，还有可能造成人身和财产的安全损失。地下室的防水工程设计，必须遵循的是以防水为主，以排水为辅助功能的基本原则，因地制宜，必须首先进行概念设计，了解施工地点的具体情况，作出合理的评估，进行正确的分析以后，才能进行施工。地下室的设计，环境比较复杂，设计的过程中必须了解土质的情况，水质还有地下的水位情况，设计的时候要保证防水措施的质量。
（二）地下室防水的设计及施工要求
1、确保滞留水和地下水不会渗入到室内，应该保证室内空间正常的工作和生产要求，地下结构应该受到防水层很好的保护，如果出现渗水情况，将会造成无法挽回的后果。
2、地下室的防水设计应该具体根据建设地址的工程地质，所在环境，气象特点还有结构类型和使用要求等因素来进行综合考虑，选择相对适合的防水方法。地下室的防水主要包括主体的防水和节点的防水。主体的防水又可以分为附加防水跟结构自防水，结构自防水是我们必须要采用的，附加防水应该按照工程所适用的防水等级来决定是不是应用，附加防水也可以叫其他防水层，它主要以头型防水为表现形式，节点防水主要包含变形缝、柱顶防水、施工缝等等，节点防水也被叫做“细部构造防水”，可以按照实际的情况和防水等级来选择相应的防水措施，设计人员应确定和选择出适合具体情况的防水方案，对方案的各个环节进行监督和控制，以求达到防水的目的和要求。
3、地下室防水的设计应该做到防治、排出、截流、堵水等相互结合，综合治理的原则，最后达到防水的目的，在设计之前应该充分了解地下水运动的规律以及工程所在地点的状况，确定最高地下水位的标高，同时结合地下工程结构、防水材料的供给以及施工地点的条件等等因素进行全面的分析，然后研究地下工程防水方案，底板和钢筋混凝土外墙都应该采用抗渗混凝土，抗渗漏的等级应该根据设计壁厚跟地下水的最大水头来进行确定。
4、地下室外防水层应该选用软保护层，比如聚乙烯板或者聚苯板等等。
5、独立式的地下室工程应该做到全封闭，半地下室防水的设置，则应该高于室外地平标高到±0.000m以上，涂膜防水层和卷材防水可以在室外的平坦地方改用防水浆来达到设防高度，当地下室的最高水位比地下室地面高时，地下室的设计应该考虑到整体的结构，保证防水的效果，在特殊的情况下，可以用夹壁墙和架空地面。
（三）地下室防水设计施工措施
我们在地下室设计中，防水方面的处理上，应该注意地板和外墙必须要采用防水的措施。通常情况下有以下几种方法：
混凝土结构的防水
在混凝土中加入不同大小颗粒的骨力，使混凝土中的含浆提高，这样可以使骨料密实，同时控制水灰比，提高结构自防水效果；
卷材防水
做卷材防水在施工时应该地下室底板上的防水，然后把卷材黏贴到墙体上的外表面，卷材防水层分为外部防水和内部防水
内防水则是将卷材防水层包裹在墙体和地坪内测的做法，内防水施工比较方便，但是对防水效果不是很好，所以一般不太会被采用。外防水就是将卷材防水层包裹在地下室的墙体外侧的方法，地下室的防水一向强调的是外防水，外防水应当是全断面的防水，那种底板内防的做法是不可取的。强调外防主要是要在考虑防水的同时，考虑到混凝土的防护问题，让它避免受到地下水的侵蚀。地下室混凝土工程的寿命应该是在五十年以上，作为设计人员，应该认识到，建筑不仅仅是业主个人的利益，而且还是社会公众的利益，所有的设计师都应该秉承为业主，为社会负责的设计理念来进行职业设计。综上所述，提供给大家几点建议，仅供参考：第一，选择质量和品质较好的防水材料；第二，由于地下室的特殊性，选择耐久性好的材料；第三，防水材料保护层必不可少；
（四）总结
根据以上的描述，我们认识到，地下室的防水工程是一个重要的系统工程，它具体涉及到材料的选择、施工还有设计的诸多方面，地下室防水工程的基础是设计，设计师控制裂缝产生的关键，所以，对结构结构的防水要求和所处的环境，增强地下水本身的防水能力，并且用从材料的耐用和持久性、材料的防水性和适应性之间的相互联系来选择适当的防水材料，完全按照设计上的要求进行施工，才能更加有效的增加防水结构的耐久性和可靠性。
[参考文献]
[1] 户志军 裴建伟地下室防水概念设计建筑学研究前沿2012 11
