【摘 要】在建筑建設(shè)過(guò)程中，地下室所處的相應(yīng)位置是較為特殊，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著十分重要地位作用。本文將針對(duì)地下室在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)計(jì)算簡(jiǎn)要的分析研究討論。
【關(guān)鍵詞】地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；計(jì)算應(yīng)用
近年來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)量逐年增多，使得土地資源越來(lái)越緊張，建筑建設(shè)逐漸朝著地下發(fā)展。當(dāng)今的大部分建筑都設(shè)置有地下室，地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工建設(shè)已經(jīng)受到了工程界的廣泛關(guān)注。因此，在建筑的建設(shè)施工過(guò)程中要充分重視地下室的設(shè)計(jì)施工工作。
1．地下室在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的相應(yīng)難點(diǎn)
地下室建筑工程建設(shè)所涉及的專業(yè)范圍廣泛，技術(shù)要求較為繁雜。在實(shí)際的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要有效綜合配置各項(xiàng)專業(yè)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，其中，包括人防要求、排水、采光以及通風(fēng)、使用功能、管道、設(shè)備用房以及防火、坑道等等專業(yè)。一般來(lái)說(shuō)，所進(jìn)行實(shí)際的地下室抗浮設(shè)計(jì)通�？紤]的只有其正常使用時(shí)的極限狀態(tài)值，總是忽視具體的施工過(guò)程以及洪水期的有效防治，這樣就很容易在施工過(guò)程中出現(xiàn)由于抗浮能力不夠而造成的建筑局部被破壞的現(xiàn)象，作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，地下室防水工程建設(shè)因素涉及了設(shè)計(jì)、材料、施工等等多個(gè)領(lǐng)域，由此可見(jiàn)，進(jìn)行地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所存在的各項(xiàng)難點(diǎn)較多，這些設(shè)計(jì)難點(diǎn)包括地下室工程的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)以及抗浮、滲設(shè)計(jì)、外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)等等方面。
2．地下室在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的計(jì)算分析
構(gòu)建配置有地下室的建筑計(jì)算的實(shí)際模型時(shí)，應(yīng)該注意幾個(gè)核心問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)，包括地下室剛度的合理設(shè)置以及室外回填土約束能力的正確反饋、綜合分析基礎(chǔ)所造成的相關(guān)影響�？梢酝ㄟ^(guò)建立相應(yīng)的模型來(lái)進(jìn)行分析地下室結(jié)構(gòu)樓層與其所毗鄰的上部結(jié)構(gòu)樓層之間的側(cè)向剛度比值為地下室結(jié)構(gòu)的實(shí)際嵌固作用所造成的相應(yīng)影響。
�。�1）
分離模型
�。�2）
整體模型
注：在分離模型中，可以把地下室的頂板結(jié)構(gòu)作為相應(yīng)的嵌固端來(lái)實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的有效運(yùn)算；在整體模型的構(gòu)建與計(jì)算中，要將上部結(jié)構(gòu)以及地下室作為一個(gè)有機(jī)整體來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算模型的有效構(gòu)建，其中，不考慮地下室所受到的回填土約束作用。在以上兩個(gè)模型中，要將規(guī)則機(jī)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)作為主要的研究分析對(duì)象，來(lái)進(jìn)行模型二者之的計(jì)算周期、地下室上面一層結(jié)構(gòu)單位的剪力以及頂點(diǎn)位移差異。
在綜合考慮到地下室剛度結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單的情況下，可以將整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中的地下室及其上部結(jié)構(gòu)看做是一個(gè)有機(jī)整體，綜合構(gòu)建一個(gè)包含著兩部分機(jī)構(gòu)的綜合模型。近幾年來(lái)，針對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)所承受的基礎(chǔ)變形以及地下室結(jié)構(gòu)所受到的回填土約束作用所作的相應(yīng)研究取得了不錯(cuò)的實(shí)際成果，但是，要想把這些研究直接運(yùn)用到真正的工程建造設(shè)計(jì)中的話，還是會(huì)出現(xiàn)較大的難度。就目前而言，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般不會(huì)去考慮上部結(jié)構(gòu)所承受的基礎(chǔ)影響，只是在所假定的相應(yīng)接觸面上進(jìn)行嵌固約束行為，有時(shí)候也會(huì)在進(jìn)行模擬施工的有效加載時(shí)采取近似思維方法�？傮w來(lái)說(shuō)，地下室與回填土之間使存在著一定的相互作用的。由于當(dāng)前時(shí)下的規(guī)范中的相關(guān)反應(yīng)譜論是在剛性的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效假定的，所以，針對(duì)地下室所受到的回填土約束作用所開(kāi)展的有效分析所采用的兩種方法為彈簧剛度法以及嵌固水平位移法。
2.1 彈簧剛度法
在進(jìn)行彈簧剛度法的實(shí)際計(jì)算模型的有效構(gòu)建時(shí)，選用的是整體模型。從整體的角度出發(fā)，要在基礎(chǔ)的相關(guān)底板處進(jìn)行嵌固端的有效獲取，同時(shí)將水平位置的彈簧剛度引入到地下室建筑結(jié)構(gòu)中樓板位置，此處水平彈簧剛度值的實(shí)際大小能夠充分展示出回填土約束地下室的相應(yīng)作用力的強(qiáng)弱效果。這主要是運(yùn)用了水平剛度值進(jìn)行作用模擬的具體方法，這種計(jì)算方法是一種近似法。在進(jìn)行有效的建筑工程設(shè)計(jì)分析是若是采用上述方法，則要求相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須有效確定水平彈簧剛度的實(shí)際值，取值工作的實(shí)際難度是比較大的。因?yàn)榈叵率乙恢睍?huì)受到回填土的相應(yīng)約束作用力，這種約束作用力的產(chǎn)生以及影響因素是非常復(fù)雜的，比較難以具體觀察出來(lái)的，所以約束作用的大小是很難被準(zhǔn)備確定的。這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員采用一些計(jì)算軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所需值的計(jì)算，比如說(shuō)，可以使用建筑設(shè)計(jì)軟件SATWE間接地進(jìn)行地下室自身剛度與回填土約束剛度的比值計(jì)算來(lái)得到所想要的結(jié)果。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將地下室自身的相關(guān)抗震側(cè)儀的實(shí)際大小搞清楚，然后取一個(gè)間接的相對(duì)剛度比值來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析，這樣操作起來(lái)就簡(jiǎn)單地多了。在實(shí)際的比較過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)兩種極端情況，一種是剛度比值為零時(shí)，這時(shí)候就不需要考慮回填土的實(shí)際約束剛度值了；另一種情況是剛度比值超過(guò)5.0，甚至是更大，這時(shí)候的進(jìn)行地下室嵌固的頂板的具體水平位移是與相應(yīng)的計(jì)算結(jié)構(gòu)相一致的。真正的工程情況應(yīng)該是處在這兩個(gè)極端情況之間的。
2.2 嵌固水平位移法
相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分參照《抗震規(guī)范》第6．1．14條以及《高規(guī)》第5．3．7條中相關(guān)的規(guī)定的具體理念，把地下室以及其建筑上部的相應(yīng)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)有機(jī)整體來(lái)進(jìn)行全局考慮。其也是在基礎(chǔ)的地板處進(jìn)行嵌固端的有效獲取，并根據(jù)建筑上部結(jié)構(gòu)以及地下室結(jié)構(gòu)中相應(yīng)樓層的實(shí)際剛度比來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)確定恰當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行水平位移的有效限制，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就要要取相應(yīng)的水平位移值為零。這種方法一種比較簡(jiǎn)化的近似法。在進(jìn)行該種方法的有效運(yùn)用時(shí)，首先應(yīng)該考慮的是要進(jìn)行樓層側(cè)向剛度比的具體計(jì)算，在實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中，可以參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、剪切剛度以及剪彎剛度來(lái)進(jìn)行地下室側(cè)向剛度比的合理估算。具體來(lái)說(shuō)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)《高規(guī)》培訓(xùn)材料中所建議的選用剪切剛度比值，此外，其也可以根據(jù)《抗震規(guī)范》選用樓層剪力與層間位移的實(shí)際比值。當(dāng)設(shè)計(jì)滿足了規(guī)范比值計(jì)算要求，則可以進(jìn)行水平位移嵌固部位的有效確定。
3．計(jì)算公式應(yīng)用
3.1 抗浮計(jì)算
（1）水浮力
在上述公式中，的實(shí)際取值為10，表示的是地下室底板標(biāo)高至地下水位標(biāo)高之間的距離，A表示的是單根柱子所屬底板面積。
�。�2）抗浮力
在上述公式中，表示的是頂板上覆土重荷載，其中包括地下水自重，表示的是頂板自重荷載，表示的是底板自重荷載，表示的底板上素砼面層荷載，表示的是柱自重，表示的是頂板柱帽重，底板柱帽重。
3.2 地基承載力的相關(guān)計(jì)算
在進(jìn)行地基承載力額有效計(jì)算時(shí)應(yīng)該將基底持力土層的抗剪強(qiáng)度作為具體具體指標(biāo)，并將所計(jì)算出的相關(guān)值作為地基承載力的相應(yīng)設(shè)計(jì)值。
�。�1）（《規(guī)范》4．2．3—2）
�。�2）地基承載力設(shè)計(jì)值（《規(guī)范》4．2．3—1）
�。�3）上部荷載作用下地基凈反力
注意：若小于，則滿足地基承載力的實(shí)際要求。
3.3 地下室側(cè)墻荷載計(jì)算
處于地下水位以上的側(cè)墻所受的側(cè)向土壓力
其中，表示的是側(cè)墻上位置處的土側(cè)壓強(qiáng)度,表示的是第層土在天然狀態(tài)下的容重,表示的是各層土的厚度，表示的是位置處土層的內(nèi)摩擦角。注意，工程上常不考慮內(nèi)聚力而將值提高。
綜上可知，實(shí)際的地下室工程所處的建設(shè)環(huán)境較為特殊，施工所涉及的技術(shù)工種較多，施工程序較為復(fù)雜，可以說(shuō)，地下室工程一項(xiàng)較為隱蔽的建筑工程，所以，要充分重視地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有效開(kāi)展，從而達(dá)到保證建筑質(zhì)量的目的。
參考文獻(xiàn)：
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