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中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
引言
随着城市建设的发展,地下空间的开发利用日益受到重视,多数建筑均建有地下室。地下室的结构设计是否合理正确,直接影响工程造价和结构的安全。
本文通过对建筑地下室外墙荷载分析与确定,阐述设计过程中的注意事项。
1.地下室外墙结构设计
在工程实践中, 地下室外墙所承受荷载有:结构自重,地面堆载及活载、侧向土压力、地下水压力等,对人防地下室还存在水平人防等效静载。由于地下室埋在土内,一般可认为地震力和风荷载对地下室结构的影响很小,外墙上竖向荷载对结构安全有利且不起控制作用。因此目前在地下室外墙设计时,往往近似只考虑水平荷载的作用,而不考虑风荷载、地震和竖向荷载的作用,已能够满足工程设计的需要。
1.1地下室外墙上的荷载及其组合
由于建筑物的整体作用,地下室外墙一般不会发生变形和位移,土侧压力可按静止土压力计算。在工程设计中静止土压力系 数k。可取0.5~0.55,如考虑基坑支护桩的作用,静止土压力系数还对根据支护桩的实际情况进行折减。
当为普通地下室时,外墙上荷载为地面活载引起的侧压力与水压力、土侧压力的组合,当为人防地下室计算战时工况时,其荷载为人防等效静载与水压力、土侧压力的组合。
1.2普通地下室外墙计算简图及荷载计算简图
当建筑的地下室外墙有较大尺寸框架柱,或有垂直于外墙的钢筋混凝土墙与之相交,外墙设计按双向板计算比较合理,对建筑外墙框架柱还需考虑外墙水平荷载对柱的作用力,其它的情况应按单向板计算,这样才能符合工程实际情况。
单向板计算简图为:将地下室底板作为嵌固端,地下室各层楼板作为支点,根据地下室层数,取lm宽的外墙按竖向单跨板或多跨连续板计算,外墙计算简图见图1,外墙水平荷载简图见图2。
1.3防空地下室外墙计算简图及荷载计算简图
1.3.1平时荷载作用
平时荷载作用下的外墙计算与普通地下室的外墙计算相同。
1.3.2战时荷载作用
战时荷载作用的外墙计算简图同普通地下室的外墙计算简图 (图1)。但外墙荷载增加了核武器爆炸产生人防等效静荷载作用,见图3。
根据人防规范,土侧压力荷载分项系数和水浮力产生的侧压力荷载分项系数均取1.2。人防等效静荷载分项系数取1.0。分别计算土压力、水压力、人防等效荷载作用产生的弯矩,然后将同一截面的弯矩叠加进行截面配筋设计。
战时荷载计算土压力、水压力、人防等效荷载产生的弯矩需要注意:①材料强度设计值应取动荷载作用下的材料强度设计值;②由于外墙近似按受弯钢筋混凝土构件设计,所以不必按人防规范第4.10.5条规定将混凝土轴心抗压动力强度设计值乘以折减系数0.8。
人防地下室外墙应分别按平时和战时工况的要求,进行二种使用状态组合设计,
外墙结构的最终配筋取平时和战时荷载作用计算结果的较大值。
2.地下室外墙的裂缝宽度验算
混凝土结构的裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝。根据规范规定,结构不仅要满足承载能力极限的要求,同时也要满足正常使用极限的要求,为保证结构正常使用,应对其构件的裂缝宽度进行限制。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) [2] (简称混凝土规范)及《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008) [4] (简称防水规范)规定,地下室外墙的裂缝宽度限值为0.2mm。对于普通地下室,应对其正常使用极限状态下的裂缝宽度进行验算。
防空地下室在人防荷载作用下, 根据人防规范第4.1.6条规定对其结构变形、裂缝可不进行验算。所以对防空地下室只需考虑平时荷载作用下的裂缝宽度验算,计算方法与普通地下室的相同。
3.地下室外墙的构造
3.1地下室外墙的构造规定
地下室外墙构造应同时满足混凝土规范及防水规范的要求,外墙厚度不宜小于250mm; 防水规范规定迎水面纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于50mm,混凝土强度等级不应小于C15;最小配筋率应满足混凝土规范和人防规范的要求。地下室外墙的水平钢筋配置在外侧,竖向钢筋配置在内侧。为了更有效的防止地下室混凝土墙体裂,混凝土强度等级不宜取得太高,在混凝土中可掺入抗裂膨胀剂。
4.结束语
根据设计实践,地下室外墙是地下室结构的重要构件。在设计时,根据外墙不同的条件选取合理的计算简图,区分普通地下室与人防地下室外墙设计方法上的不同,从材料、施工、设计等多方面采取措施控制裂缝。只有这样才能保证地下室外墙结构设计的安全可靠,经济合理。
参考文献
GB50009-2012建筑结构荷载规范[S},北京:中国建筑工业出版社,2012
中图分类号 TU895 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)19-0232-01
由于许多建设单位不重视防雷安全,在新建建筑物过程中防雷意识淡薄,尤其是疏忽了防雷装置隐蔽施工规范,因此在防雷工程质量监督管理中发现许多问题。防雷装置施工人员对防雷相关规范的理解不一致,防雷工程不按照规范施工,有些工程是施工人员变动频繁致使施工不连贯导致工程施工质量,还有一些更为严重,未设计先开工的情况普遍存在。这些均是施工过程中往往存在的问题,给建筑物及人的生命财产留下了安全隐患。建筑物防雷工程是防雷减灾工作的一个重要的组成部分,建筑防雷工程又是一个系统工程,必须综合考虑建筑物的重要性,完善好防雷措施,按照规范、图纸严格施工[1-4]。
1 雷电的形成对建筑物的危害
雷电是一种极为宏伟壮观的自然现象,一些云团分别带有正、负电荷,因此在雷电形成过程中,由于这些云团对大地产生静电感应,使得地面也带有电荷,其极性与云团相反。当云团电荷不断积累到一定程度时,其形成强大的电场产生先导放电,即云团与大地之间,或不同电荷的云团之间击穿空气的游离放电,强度达25~35 kV/cm。由于云团向地面的先导放电是逐渐发展的,呈阶梯式(跳跃式),当其到达架空输电线、高耸建筑物时,地面产生逆主放电,对地面建筑物形成危害。高层民用建筑物及其电子和网络设备等容易遭受雷击,如雷电波入侵、雷电感应、侧击雷、直击雷等,均将产生严重损害。因此,对防雷工程必须予以高度重视,确保防雷系统的可靠性。
2 防雷工程规范施工措施
2.1 燃气管道防雷措施
《城镇燃气设计规范》GB50028-2006第10.8.5条规定:进出建筑物的燃气管道的进出口处、室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃气设备等处均应有防雷、防静电接地设施。根据上述规范要求,燃气管道需做防雷接地。利用建筑物现有的防雷装置,系统规范的与建筑物防雷装置进行等电位联结是最经济、简捷、有效的方法。一般情况下,建筑物主体外墙装饰完工后,燃气管道敷设完才安装到建筑物,因此在设计制作建筑电气施工图时,应当注意预留燃气管道的防雷接地端子的设计,使电气专业施工时可以确保预留燃气管道的防雷接地端子,以减轻防雷接地安装难度和不便。安装燃气管道前期准备工作应当事先安排好计划事项,由燃气公司与建筑业主商谈妥当,从而可以避免日后安装的麻烦,因为在建筑物主体完工时再协商燃气管道安装等事宜就极为不便了。最佳方案是保持建筑主体工程与防雷接地装置在设计、施工以及投入使用3个阶段的同步进行[5]。
2.2 建筑物外墙的空调室外机防雷措施
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994规定:应将45 m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。在建筑工程完工验收投入使用后,用户在建筑外墙安装分体空调,一般未采取室外机防雷措施。另一方面,也由于没有防雷接地装置预留端子,所以无法进行等电位联结。规范中还规定,高度超过60 m的建筑物,其防侧击雷的等电位的保护措施应符合本规范第3.3.10条一、二、四款的规定,并将60 m及以上外墙的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷接地连接。因此,建筑物外墙上安装的空调室外机,只要其安装高度超过规范要求,其金属支架和金属外壳就应与防雷装置连接[6]。
2.3 浴室等电位联结
《住宅设计规范》GB50096—1999中规定,设洗浴设备的卫生间应作等电位联结(LEB)。而在建筑施工过程中,浴室等电位联结常被疏忽。在主体施工过程中也要完成浴室等电位设置,其属于隐蔽工程的部分,但是往往在施工过程中未按要求设置安装,也有安装了等电位联结盒未与建筑的柱、梁钢筋焊接导通形同虚设。为了实现卫生间内的电位高于地电位,应当进行卫生间内局部等电位联结,使各个金属构件、金属管道等通过等电位联结线连接,使之处在同一电位上,从而避免电位差的产生而导致雷击事故。人体在洗浴时皮肤完全湿透,较小电压通过金属构件和管道便可导致电击事故,造成人员的伤亡。该类事故无法通过隔离变压器、装漏电保护器等来防范,只能通过局部等电位联结解决。由此,通过等电位联结的作用,可以避免任何来源
导入的不正常电压产生电位差,从而有效避免了电击事故的发生。
2.4 其他防雷措施
根据《防雷设计规范》第3.5.4条规定:固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备的线路,应根据建筑物的重要性采取相应的防止雷电波侵入的设施。因此,在配电箱(盘)内,宜在开关的电源侧与外壳之间装设过电压保护器。
3 结语
以上介绍了雷电的危害及防雷施工存在的问题,对于这些存在普遍性的问题,施工单位应加强防雷意识,在图纸会审或在防雷施工时注意检查防雷保护环节,并及时向设计单位提出补充,避免安全隐患的产生。总之,采取综合防雷措施有效地防御雷电灾害的发生,是建筑物建设中的一项主要任务[7]。
4 参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑物防雷设计规范GB50057-1994[S].北京:中国计划出版社,2001.
[2] 中华人民共和国建设部.城镇燃气设计规范GB50028-2006[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.住宅设计规范GB50096-1999[S].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[4] 黄杰,石田斗.一次雷电灾害的调查和防雷隐患分析及对策[J].沙漠与绿洲气象,2010,4(S1):118-119.
Abstract: the low rent housing (low-rent house or low-rent housing) in mainland China is the introduction which aimed at resolving the city poor population housing problem of safeguard measures. China’s low rent housing rent not sell, lease to residents in cities and towns lowest income. Low rent housing policy to promote better Shanghai for example, the 2003 April [1], low-cost housing standards by the per capita in the living area of 5 square meters to 6 square meters per capita below.
Key words: low rent housing; design
中图分类号:TU113.5+41 文献标识码:A 文章编号
一、引言
当今世界,住房难题几乎困扰着所有国家的平民百姓。即使在发达国家,“居者有其房”也不是所有人单靠自己的力量就可以实现的。但在这些国家,政府对这个重要的民生环节,已经总结出了丰富的经验及政策。中国建设部明确要求,全国所有市县在2008年年底前必须建立“廉租房”制度。
二 、 现行设计规范
《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)
《城市道路和建筑物无障碍设计规范》 JGJ 50-2001
《城市居住区规划设计规范》(GB5018-93(2002))
《住宅设计规范》 (GB50096-2003)
《住宅建筑规范》 (GB50368-2005)
《住宅设计标准》 (DB62/25-3011-2002)
《建筑设计防火规范》( GB50016-2006年版)
《采暖居住建筑节能设计标准》(DB62/T25-3003-2006)
《城市道路和建筑物无障碍设计规范》( JGJ50-2001)(J114-2001)
《工程建设强制性条文(房屋建筑部分) 》
三、 建筑特征概述
1.1.1本工程为民乐县房产管理局廉租住房4#住宅楼,拟建在民乐县城北阳光花苑住宅小区内。建筑面积3580㎡,设计考虑低收入居住人群的特点,在满足国家对于廉租住房套型建筑面积的严格控制以及现行的住宅设计规范的前提下,方案采用单元式住宅,一梯三户,六层,主体为六层,框架结构。
1.1.2本工程设计类别为民用三级。
1.1.3本工程结构形式为框架结构;建筑结构的类别为乙类;设计使用年限为50年;抗震设防烈度7度。
1.1.4本工程建筑防火设计为二类,建筑耐火等级为二级。
1.1.5防水等级:屋面防水为三 。
1.1.6本工程地区属严寒区C气候地带,根据《民用建筑热工设计规范》要求和地区节能标准,进行节能设计。
1.1.7建筑平面:共四个单元一梯三户,户均面积不超过50平方米,建筑面积为3580平方米,南北朝向,采光良好。建筑入口设有无障碍坡度(图1)。
其特点:
户型空间形态紧凑,把公共交通及公摊面积降到最小,使户内使用面积最大;
在满足适用性的基础上,尽量做到舒适度,改善居住环境;
适应家庭类型变化和家庭结构变化,空间布局有可调整行;
节约性设计,一梯三户整体六层,提高土地利用率;外墙、屋面、门窗、地面楼梯间均做采取了保温措施,节能性能大大提高;就地取材推广当地高性能、低能耗、可再生利用的建筑材料。
1.1.8剖面设计
廉租房地上为6层,地下一层,高度2.5米,一至六层层高均为2.9米,室内外高差 1.10 m,建筑总高18.8 m。
1.1.9竖向交通设计
本工程竖向交通以楼梯为主,单元式住宅,楼梯间均为封闭楼梯间。所有楼梯间直通屋面。
1.1.10立面设计
立面采用褐色涂料为主,灰色涂料为辅。主要采用长条窗为主,使得室内有一个良好的采光。建筑采用简洁的大体量构图方式,体量穿插丰富,很有大家庭氛围。
1.1.11节能设计
根据《民用建筑热工设计规范》本工程处于严寒地区,应满足冬季保温要求。本工程体形系数0.25,窗墙比南侧(0.31)西侧0.06)北侧0.21)东侧0.06),采取外保温措施,外墙采用300厚加气混凝土砌块,50厚A级复合水泥发泡保温板;屋面采用80厚A复合水泥发泡保温板;外门钢制保温防盗门;外窗选用断桥铝合金型平开窗18厚双玻中空玻璃。
1.1.12 无障碍设计
根据《城市道路和建筑物无障碍设计规范》,入口处设 1.5m宽,坡度为1:12 的无障碍坡道(或设地面坡度为的无障碍入口)。
1.1.13建筑装修做法
1.1.13.1外装修:外墙采用涂料外墙
1.1.13.2墙体材料外墙:加气混凝土砌块。内隔墙:200厚大孔空心砖
1.1.13.3防水做法:屋面防水1.5厚高分子防水卷材两道。
地下室防水等级为Ⅱ级,防水层选用高聚物改性沥青防水卷材要求防水层厚度大于等于4mm,侧墙防水层的保护层选用50厚的聚苯乙烯泡沫塑料板,底板防水层保护层为100mm厚细石混凝土,同时地下室侧墙及底板为钢筋混凝土自防水其他未尽事宜均应参照05J2卷材防水有关的说明及具体做法执行。
四、结束语
近一两年来,在建设部等国务院有关部门的要求下,各地已经加大了廉租房的建设和推行力度。在国务院出台的《意见》中,对廉租房的建设作出了很多硬性的要求,尤其是在保障廉租房建设资金方面,规定得非常具体。但目前的成效还不显著。很多地方的政府对廉租房的建设和廉租房制度的推行并不积极,这显然不符合国务院的要求,也不符合十七大报告的精神。这种状况应该早日改变。
参考文献
1.地基承载力特征值与地质报告矛盾。
2.地下工程防水混凝土底板混凝土垫层应按《地下工程防水技术规范》(GB50108—2001)要求不应小于C15,厚度不应小于100 mm,在软弱土层中的厚度不应小于150mm.防水混凝土结构厚度不应小于250mm.
3.地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度《地下工程防水技术规范》(GB50108—2001)要求不应小于50mm.并应进行裂缝宽度的计算,裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通。设计中许多设计人将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算等,也不进行裂缝计算,导致违背强条。
4.地下室外墙与底板连接构造不合理;外墙钢筋的搭接不符合《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)根据纵向钢筋搭接接头面积百分率修正搭接长度的要求。
5.地下室外墙设计中应考虑楼梯间,车道等支承条件不同的外墙计算与设计,不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时,应注意外墙上部支座水平力的传递问题。
6.地下水位较高时,应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算,采用桩基时应计算桩的抗拔承载力。
7.高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时,应在抗水板下设褥垫,以保证实际受力与设计计算模型相同。
8.地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物应按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)3.0.2条进行地基变形设计。
9.对一下建筑物的桩基应进行沉降验算:(强条)
1)地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基。
2)体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基。
3)摩擦型桩基。
桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)表5.3.4的规定。
10.对建筑在施工期间及使用期间的变形观测要求,设计人普遍不够重视。变形观测工程范围根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)第10.2.9条(强条),下列建筑物应在施工期间及使用期间进行变形观测。
a.地基基础设计等级为甲级的建筑物;
b.复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物;
c.加层、扩建建筑物;
d.受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物;
e.需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程。
观测的方法和要求,要符合国家行业标准《建筑变形测量规程》(JGJ/T 8—97)的规定。
11.沉降缝基础与偏心基础:
砌体结构的沉降缝基础作成下图形式:根据力的平衡原理,大部分基础存在零压力区,所设计基础不能提供设计所需的地基承载力。许多柱边与基础对齐的偏心柱基也同样存在问题。零应力区不能满足《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001第4.2.4条的要求。
12.防潮层以下墙体采用水泥砂浆时应注意验算其强度。(因为水泥砂浆对强度的折减)。
13.个别工程的柱基高度不满足柱纵向钢筋的锚固长度要求。柱基的抗冲切、抗剪不够。
14.墙下条形基础相交处,不应重复计入基础面积。
15.砌体结构的地下室问题。(240)
16.地基承载力应为特征值。地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:(《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002第3.0.4条)
A.按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限其对应荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
B.计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。
C.计算挡土墙土压力、基础或斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0.D.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应和相应的基地反力,应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。
17.地下一层墙体能否作为筏板的支座问题。这个问题在砖混及混凝土结构中都存在。
18.地下室墙的门(窗)洞口应按计算设置基础梁。
19.基础零应力区的面积问题:高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现拉应力;其他建筑,基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%.在设计轻钢结构时,应特别注意。
20.地下室顶板作为钢筋混凝土结构房屋上部的嵌固部位时,不能采用无梁楼盖的结构形式。
21.位于地下室的框支层,是否计入规范的框支层数的问题:
若地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,则位于地下室的框支层,不计入规范允许的框支层数之内。
22.确定建筑的抗震等级时,如果地下室顶板不作为上部建筑物的嵌固点,建筑物的高度该如何确定?是从室外地面算起还是从基础算起?
确定建筑的抗震等级时,建筑物的高度是从室外地面算起。
23.场地采用桩基(包括搅拌桩)不能改变场地的类别。
1、抗震等级的选取
众所周知,对于任何一个建筑工程,抗震设计是必不可少的一项内容。抗震等级的选取对整个建筑物的抗震性能和经济上的投资都有至关重要的影响。地下室的设计也不例外。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.1.3.3条与《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.9.5条指出了地下室设计抗震等级的选取。
当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时:地下一层相关抗震等级按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级;纯地下室部分,其抗震等级可视具体情况采用三级或四级。当地下室顶板不作为上部结构的嵌固部位时,地下室的抗震等级根据主体上部结构确定,笔者建议地下二层的以下的抗震等级可适当提高一级。
2、基础和底板的设计
地下室的基础形式有多种多样,常用的比如独立桩承台基础、筏形基础等。独立桩承台这种情况底板不参与承担上部建筑荷载,上部荷载通过柱直接传递给桩基础。底板仅需作正截面受弯承载力和抗浮验算。筏形基础是底板即为基础的一种形式。它从结构上可分为梁板式和平板式两种类型;从基础形式上又可分为筏形天然基础和筏形桩基础。筏形基础的选形应根据工程地质、上部结构体系、柱距、荷载大小及施工等因素确定。筏形基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布的因素确定。
地下室的基础和底板设计笔者认为关键在于对地下水抗浮稳定的计算。抗浮有施工时的临时抗浮与永久抗浮,实际上在建有多栋高层或多层建筑的大面积同一整体的地下室, 抗浮一般是满足要求的,往往是那些没有上部主体建筑的纯地下室分抗浮计算不够。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据,实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态,对施工过程和洪水期重视不足,因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。常见设计问题如:地下水位未按勘察报告确定,或勘察报告未提供计算浮力的地下水位及其变幅,斜坡道未进行抗浮验算,斜坡道与主体分缝处未作处理;抗浮验算不满足要求。
地下室底板的强度计算时(水位较高,总竖向荷载往上)(桩基时不同),板、覆土的自重的荷载分项系数取1.2,这是不对的,根据《建筑结构荷载规范》GB50009―2012第3.2.5条荷载分项系数应取为1.0。抗漂浮计算时,板、覆土的自重的荷载分项系数应取为0.9。
3、外墙的设计
地下室外墙设计中,首先要考虑的是荷载。土压力引起的效应为永久荷载效应。当可变荷载效应控制时,土压力的荷载分项系数取1.2;当永久荷载效应控制时,其荷载分项系数取1.35。对于地面活荷载,同样应乘侧压系数。地下室外墙的土压力应为静止土压力,根据土性不同分别采用不同的计算方法:粘性土采用水土合算,砂性土采用水土分离。
地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间) 外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁柱,其内外侧主筋也应予以适当加强。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符。
4、顶板的设计
地下室顶板的设计,需要考虑各种工况的组合。首先在正常使用状态下,应进行恒载、活载共同作用下的强度、裂缝和挠度的验算。除此之外,设计人员还应考虑施工过程中引起的施工荷载以及正常使用状态下可能会出现的消防车、载重车荷载。对于以上两种情况,不作同时考虑处理,而且只需对强度进行验算,不需要做正常使用状态下的裂缝、挠度验算。
其它需要注意的是在计算配筋时地下室顶板板厚的选取要求(作为上部结构嵌固部位的要求,人防上的要求),混凝土强度等级的要求,配筋方式的要求(采用双层双向配筋),最小配筋率的要求,等等。
5、汽车坡道的设计
汽车坡道设计,是地下室设计中必不可少的一项内容。坡道的设计相当灵活,而且形式多样,例如:坡道可与主体完全分离,设置沉降缝进行处理;坡道可利用三角形斜撑,与主体连成一个整体;坡道也可看作是变标高的地下室底板,车道侧壁可视为地下室外墙,而将车道与主体视为一个整体;等等。需要注意的是,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力不应小于侧壁底部,计算模型和配筋构造均应与实际相符。
6、地下室的裂缝及控制
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)地下室等与土体直接接触的混凝土构件最大裂缝宽度允许值为0.2mm。我们设计人员在施工图设计时各构件的配筋量往往由裂缝宽度验算控制,即便如此,在实际工程中仍有许多地下室会碰到产生裂缝的问题。地下室的裂缝大多属于因温差、收缩徐变、不均匀沉降等因素引起的。
在实际工程设计中可采取以下几点措施来防止裂缝的产生:(1)在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。(2)膨胀带,由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿,为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置补偿收缩混凝土带,一般超过60m设置膨胀加强带。膨胀带一般设置在板和侧墙长度方向的中间位置,保留时间一般为15天。(3)后浇带,是混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施,一般设置在梁墙内力较小位置,间距为30~40m,保留时间为60天左右。(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力,混凝土应考虑增加抗变形钢筋,对于侧壁,增加水平温度筋,在混凝土面层起强化作用。
7、结束语
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题,以上笔者所谈到的一些内容只是地下室设计中的比较常规的部分。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.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
2.《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)
Abstract:In the actual project , the design of the basement will encounter many problems, especially the basement wall need to consider more factors, such as the calculation model selection, the loads value and pass the protective layer thickness of the external walls and external walls of steel and external wall crack resistance problem.
Keywords: basementthe calculation model of external wallload value
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
目前,人们的居住水平越来越好,楼房建设发展的越来越迅速,高层建筑越来越多,城市化 规模越来越明显,地下空间的利用越来越重要。建造最多的就是地下室,地下室可作为车库、储藏间、自行车库或是设备用房使用,这样避免了在地面上建仓库或自行车棚,增加小区绿化和公共场地面积,节约了土地面积的使用率,对住户来说也经济适用,是很受欢迎的。然而由于潮湿,通风采光较差使得地下室外墙的设计极其重要。在实际的设计过程中,具体情况具体分析,对地下室的顶板、底板、内隔墙、壁柱进行合理的评价,从而选择相应的支座类型,通过分析选择合理的简化模型,只有这样,才能保证选择的计算模型符合实际,才能保证地下室外墙结构的经济与安全。对于设计地下室外墙来说,计算模型的选取和荷载取值都十分重要,最后还要注意是否由裂缝控制变形。
1 计算模型
(1) 地下室无横墙或横墙间距大于层高2倍时,其底部与刚度很大的基础底板或基础梁相连,可认为是嵌固端;顶部的支座条件应视主体结构形式而定。当与外墙对应位置的主体结构墙为剪力墙时,首层墙体与地下一层外墙连续,可以对外墙形成一定的约束。但是,主体结构的外墙开有较大的门窗洞口时,其对外墙的约束很有限。当主体结构为框架类结构(包括纯框架和框-剪结构)时,外墙仅与首层底板相连,首层底板相对于外墙而言平面外刚度很小,对外墙的约束很弱。所以,外墙顶部应按铰接考虑。地下室中间层可按连续铰支座考虑。这样,地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续梁。
另外,如果地下室顶板处有采光井或室外车道等开洞时,该处外墙与顶板的连接应按自由端考虑[1]。
(2) 地下室内横墙较多且间距不大于层高2倍时,地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续双向板。
(3) 有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向由钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间)外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配[2]。地下室无横墙但外墙上有壁柱时,除非柱设计时考虑了外墙传来的水平荷载,否则该柱不应作为外墙的支座,仍应按(1)考虑。对于侧墙,主要考虑影响地下室结构刚度,在计算时地震力会变大。
(4) 有的工程基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法确定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑肥槽回填之前完成地面做法,则外墙的计算高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后肥槽立即回填,而地下室地面在完成机电管线布置后才施工,相隔很长时间。这种情况下,外墙计算高度就应算至底板上皮。为了减小外墙计算高度,可在外墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设八字角,并配构造钢筋,作为外墙根部的加腋,加腋坡度按1:2。这时外墙计算高度仍可算至地下室地坪[6]。
2 荷载
地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载有上部及地下室结构的楼盖传重和自重,水平荷载有地面活载、侧向土压力、人防等效静荷载。当地下室外墙直接承受上部结构的竖向荷载时,墙身计算应计入竖向荷载影响,否则偏不安全;当上部结构的竖向荷载由扶壁柱直接传递给基础时,可不考虑上部结构的竖向荷载[1]。风荷载或水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小。在实际工程设计中,竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用,墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定,而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用,仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。当竖向荷载很大时,也可分别按受弯和轴心受压计算墙体配筋,然后将二者叠加。计算侧向水压力时要注意地下水位的选取。非人防工况时,应考虑地下水位一般随季节变化,水压力的计算不能完全依靠地质报告中的常年地下水位计算,应根据建筑物最高涝水位确定。侧向土压力的计算:a. 当地下室采用大开挖方式,无护坡桩或连续墙支护时,地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力。b. 当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时,地下室外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与地下室外墙的共同作用,宜取主动土压力。c. 地下水位以下土的容重,可近似取11 kN/ m [1]。
3 外墙保护层厚度
按《地下工程防水技术规范》“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm”。但因外墙截面有效厚度损失较大,厚度比较厚,且拆模早,养护困难,为了避免开裂,则在保护层内附加Φ8@200构造筋,与外墙受力筋间距很小,垂直浇捣混凝土困难。按《混凝土结构设计规范》,外墙外侧环境类别为“二类b”,内侧“二类a”,据此,外侧保护层厚度25mm,内侧20mm[9]。
4 外墙钢筋
水平筋:外墙按连续梁计算时,水平筋为构造配筋。但当外墙较长时,考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩裂缝的现象极为普遍,水平钢筋配筋率宜适当加大,宜采用变形钢筋,直径宜小间距宜密,最大间距不宜大于200mm。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小,可适当另配外侧附加短水平负筋加强,外墙转角处也同此适当加强,考虑外墙水平钢筋受力时应注意满足最小配筋率要求。
外墙根部节点:一般外墙厚度远小于基础底板,底板计算时在外墙端常按铰支座考虑,外墙计算时在底板端常按固端考虑,所以底板上下钢筋伸至外墙外侧,端头不必设弯钩。外墙外侧竖向钢筋在底板底部弯后直段长度满足与底板下筋搭接要求,即可形成对外墙的嵌固[6]。
5 地下室外墙抗裂性验算
按正常使用极限状态下进行裂缝宽度验算。外墙的厚度目前做得比较薄,外墙钢筋保护层比较厚,其裂缝宽度控制在0.2mm之内,往往配筋量由裂缝宽度验算控制。
参考文献
[1]. 沈燕华.浅谈高层建筑地下室外墙设计.山西建筑.2010,10
[2]. 梁月清,张清波,唐国庆.浅谈普通地下室设计.山西建筑,2010,11
[3]. 蔡舒.浅析地下室外墙计算和设计.Value Engineering.2011
[4]. 储加健,地下室外墙计算模型的选择.中国高新技术企业,2009,08
[5]. GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].
[6]. GB 50009-2001, 建筑结构荷载规范[S].
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: with the development of our national economy, high building more and more. Because of its high building architecture function and structure the requirements of itself, most of the need to set up cutting one layer or layers in the basement. Underground engineering construction projects in the whole of the proportion of the too more and more big, so how to make the basement of the economic and reasonable design is particularly important.
Keywords: high building; The basement; design
一. 地下室的设计
1.1 基础的选型:
1.1.1《高规》12.1.1 条规定,高层建筑基础设计,应综合考虑建筑场地的地质状况及水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及邻近建筑的相互影响,以保证建筑物不致发生过量沉降或倾斜,并能满足正常使用功能要求。还应注意了解邻近地下构筑物及各类地下设施的位置和标高,以保证基础的安全和确保施工中不发生意外问题。
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。
根据上部结构类型、层数、荷载及地基承载力,中小高层建筑地下室基础可采用条形交叉梁基础、满堂筏板、桩筏或箱形等基础形式。筏板基础可以是梁板式和平板式,当建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力很大时,宜优先采用平板式。当采用梁板式筏基时,基础梁截面大必然增加基础埋置深度,当水位高时更为不利,梁板混凝土需分层浇筑,而且梁支模费事,因而增长工期,综合经济效益不一定比平板好。
1.2 抗浮设计
1.2.1《地基规范》3.0.3 条规定,岩土工程勘察报告应提供用于计算地下浮力的设计水位。结构抗浮验算必须根据岩土工程勘察单位提供的地下水浮力的设计水位来验算。
1.2.2 抗浮验算时永久荷载的分项系数取值,各地区可能与《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《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式中建筑物永久荷载为标准值(不计算可变荷载),按《规范荷载》3.2.5 条应乘分项系数 0.9。
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。
二. 地下室与基础设计应注意的问题
2.1 地下室外墙与底板连接构造不合理,外墙钢筋的搭接不符合《混凝土结构设计规范》(GB50010- 2002)根据纵向钢筋搭接接头面积百分率修正搭接长度的要求。
2.2 地下室外墙设计中应考虑楼梯间,车道等支承条件不同的外墙计算与设计,不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时,应注意外墙上部支座水平力的传递问题。
2.3 地下水位较高时,应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算,采用桩基时应计算桩的抗拔承载力。
2.4 高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时,应在抗水板下设褥垫,以保证实际受力与设计计算模型相同。
2.5 地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物应按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007- 2002)3.0.2条进行地基变形设计。
2.6 对建筑在施工期间及使用期间的变形观测要求,设计人普遍不够重视。变形观测工程范围根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007- 2002)第 10.2.9 条(强条),下列建筑物应在施工期间及使用期间进行变形观测。
a.地基基础设计等级为甲级的建筑物;b.复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物;c.加层、扩建建筑物;d.受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物;e.需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程。观测的方法和要求,要符合国家行业标准《建筑变形测量规程》(JGJ/T 8- 97)的规定。
2.7 沉降缝基础与偏心基础:砌体结构的沉降缝基础作成下图形式:根据力的平衡原理,大部分基础存在零压力区,所设计基础不能提供设计所需的地基承载力。许多柱边与基础对齐的偏心柱基也同样存在问题。零应力区不能满足《建筑抗震设计规范》GB 50011- 2001第4.2.4条的要求。
2.8 防潮层以下墙体采用水泥砂浆时应注意验算其强度。(因为水泥砂浆对强度的折减)
2.9 个别工程的柱基高度不满足柱纵向钢筋的锚固长度要求。柱基的抗冲切、抗剪不够。
2.10 墙下条形基础相交处,不应重复计入基础面积。
2.11 砌体结构的地下室问题。
2.12 地基承载力应为特征值。
地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:(《建筑地基处理技术规范》JGJ79- 2002 第3.0.4条)。
a. 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限其对应荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。b.计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。c.计算挡土墙土压力、基础或斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0。d.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应和相应的基地反力,应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。
2.13 地下一层墙体能否作为筏板的支座问题。这个问题在砖混及混凝土结构中都存在。
2.14 基础零应力区的面积问题:高宽比大于 4 的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现拉应力;其他建筑,基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。在设计轻钢结构时,应特别注意。
三.结语
总之,只要严格执行操作规程,加强责任心,那么地下室与基础设计中存在的问题是完全可以杜绝的。
中图分类号:TU895 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)11-0119-02
武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司巴山烟花爆竹专用储存仓库(简称泰安烟花仓库),因原库不符合安全要求,需迁址重建。选址在武汉市新洲区邾城街巴山村,由武汉市祥盟工程设计院设计,其中泰安烟花仓库防雷由武汉市新洲区防雷中心设计。武汉市新洲区中心在收到了泰安烟花爆竹有限公司报送的烟花仓库设计图纸后,进行了防雷设计。
1 查看现场
①根据图纸设计,勘察现场,掌握第一手资料。该仓库设计拟建在新洲区邾城街巴山村的一座山包上,占地40.7亩,东边是废弃的砖瓦厂,东北是武汉市新洲区火葬场,南面为鱼塘,西南和西面为小山包,距新徐公路(三级公路)500 m,距巴山村最近村庄280 m(西面),距其它方向的距离均在500 m以上。场址为一座小山包,为风化红砂石,上有
②测量土壤电阻率,采用四电极法,取一直线,相隔2 m打入一铁桩,共打4桩,每桩深度15 cm,用接地电阻表测得的数值为49.2Ω,根据ρ=2παR(Ω·m)=2×3.14×2×49.2,计算得出土壤电阻率为617.95Ω·m。
2 客观环境
武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司巴山烟花爆竹专用储存仓库,设计建筑六栋烟花仓库,其中五栋规格为(77×13×6.3),计算药量为每栋10 000 kg;一栋规格为(50×13×6.3),计算药量为6 500 kg。每栋烟花仓库间距25 m,与院墙相隔5 m。底部50 cm高防潮,中部为夹墙柱,上部设计为轻钢瓦结构。武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司要求以轻钢瓦为接闪器或在轻钢瓦上安装避雷带和短针,专家组也是这样建议,根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章防雷装置第4.1.4 条第三款、金属板下面有易燃物品时,其厚度,铁板不应小于4 mm,铜板不应小于5 mm,铝板不应小于7 mm;泰安烟花仓库不能适应此条款,因为烟花爆竹不仅易燃,同时易爆。因此泰安烟花仓库必须设计防直击雷设施。
3 确定防雷类别
①根据烟花爆竹生产储存性质,依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第2.0.2条第一款,凡制造使用或贮存炸药火药起爆药火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。第二款,具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。第三款,具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。属于第一类防雷建筑物。第2.0.3条第五款,具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。第六款,具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。属于第二类防雷建筑物。
②依据《建筑物防雷装置检测技术规范》GBT21431-2008附录A表A.4,库房危险区域和防雷类别中射孔弹、延期药、导火索、硝酸铵、硝酸钠对应的是危险区域F0区,属于第一类防雷类别。
③依据《烟花爆竹工程设计安全规范》GB50161-2009第12.1危险场所类别的划分表12.1.1-2储存危险品的场所、中转库和仓库危险场所分类和防雷类别中:烟火药(包括裸药效果件),开球药,黑火药,引火线,未封口含药半成品,单个装药量在40 g及以上已封口的烟花半成品及含爆炸音剂、笛音剂的半成品,已封口的B级爆竹半成品,A、B级成品(喷花类除外),单筒药量25 g及以上的C级组合烟花类成品对应的是危险区域F0区,属于第一类防雷类别。电点火头,单个装药量在40 g以下已封口的烟花半成品(不含爆炸音剂、笛音剂),已封口的C级爆竹半成品,C、D级成品(其中,组合烟花类成品单筒药量在25 g以下),喷花类成品,对应的是危险区域F1区,属于第二类防雷类别。
④泰安烟花仓库总建筑面积5 600 m2,烟花爆竹药量为56 500 kg,少部分为一类,大部分为二类,综上确定为二类。
4 设计依据
设计依据以相关建筑物防雷设计规范和烟花爆竹安全防范规范为主,主要包括以下规范:《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94 2000年版);《建筑物防雷装置检测技术规范》GBT21431-2008;《民用爆破器材工程设计安全规范》(GB50089-2007);《地下及覆土火药炸药仓库设计安全规范》(GB50154-2009);《烟花爆竹工厂设计安全规范》(GB50161-2009)。《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004);《建筑物防雷设施安装》(99D501-1/99(03)D501-1);《等电位连接安装》(02D501-2);《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》(03D501-3);《接地装置安装》(03D501-4);《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)。
5 防雷设计分析
①按第二类防雷建筑物标准设计,经计算,1~5号仓库,每号仓库须安装3支23 m高三角钢管型避雷铁塔,6号仓库须安装2支23 m高三角钢管型避雷铁塔, 避雷铁塔保护半径范围如图1所示,避雷铁塔型式如图2所示。23 m避雷铁塔在仓库屋脊6.3 m高度上保护半径有16.29 m,在仓库屋檐4.5 m的高度上保护半径有19.64 m。整个仓库要安装23 m高铁塔17座。东避雷铁塔即在1~5号仓库距东山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;中避雷铁塔即在1~5号仓库距东山墙38.5 m,离仓库外墙≥5 m;西避雷铁塔即在1~5号仓库距西山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;北避雷铁塔即在6号仓库距北山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;南避雷铁塔即在6号仓库距南山墙9 m,离仓库外墙≥5 m。每个避雷铁塔点各开挖150 cm×150 cm×150 cm坑1个,布接地网30 cm×30 cm钢筋和环形接地体1圈,φ≥8 mm,浇灌避雷铁塔基座。接地电阻≤10 Ω。由于风化红砂石土壤电阻率较大,如未达到接地要求,沿避雷铁塔基座向两边做延长接地极,即每2 m打1个接地桩,接地桩深1.0 m,并与避雷铁塔基座连接。
②泰安烟花仓库1~5号,每号仓库设计6个门,6号仓库设计3个门。每号仓库门前必须安装防静电装置,设计每个门前第一步台阶安装一个静电球,高度1.2 m左右。防静电装置接地电阻≤100 Ω。可与烟花仓库基础钢筋相连接。在大门平台边设计安装一个静电球,高度1.2 m左右。整个仓库要安装33个防静电球装置。
③仓库内如安装LED射灯应采用金属套钢管地埋敷设,地埋深度≥60 cm,两端接地,中间每隔25 m接地一次,接地电阻≤10 Ω,电源引出处安装电涌保护器并接地,接地电阻≤4 Ω。
④仓库内如安装监控系统,仓库值班室其电源和信号线路应安装电涌保护器,接地电阻≤4 Ω。引出的电源和信号线路均应穿钢管地埋敷设,埋深0.6 m,两端接地,长度应≥20 m,监控探头其电源和信号线也应穿钢管敷设。电话系统、电视系统应按上述办理。
⑤仓库内照明灯杆线路应采用金属套钢管地埋敷设,两端接地,接地电阻≤10 Ω。中间每隔25 m接地一次,灯杆可利用地埋钢管形成整体接地,避免形成地电位反击。灯管应采用防爆型。
⑥仓库内如敷设消防水管,应做好两端接地,距仓库100 m内时,每隔25 m接地一次,并做好法兰盘跨接。
参考文献:
[1] GB50057-94,建筑物防雷设计规范[S].
2、套内墙体面积,商品房各套(单元)内使用空间周围的维护或承重墙体,有共用墙及非共用墙两种。商品房各套(单元)之间的分隔墙、套(单元)与公用建筑空间之间的分隔墙以及外墙(包括山墙)均为共用墙,共用墙体水平投影面积的一半计入套内墙体面积。非共用墙墙体水平投影面积全部计入套内墙体面积。
中图分类号:TU318 文献标识码:A文章编号:
Abstract: with the rapid development of the high-rise building, the construction equipment room, underground fire pools and multi-function car parking Spaces are used in the basement, so in high-rise building design, the basement structure design difficulties of various, is of great significance. This paper analyzes the structural design of the difficulties in the basement, and accordingly put forward the optimized design scheme.
Keywords: building engineering; The basement structure design; Structure design, Seismic design
1.引言
目前城市土地资源日益紧缺,建筑及城市交通有逐渐向地下发展的趋势。然而,建筑由于其功能和结构本身的需要,大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高,地下结构已向多层发展,其结构设计、施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂,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。
2.地下室结构设计难点概述
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、排水、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。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态,对施工过程和洪水期重视不足,因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏,加上地下室防水工程是一项系统性工程,涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素,因此造成了地下室结构设计难点繁多,一般来讲概括起来为:(1)结构平面设计;(2)抗震设计;(3)地下室抗浮、抗渗设计;(4)外墙结构设计。
3.建筑工程地下室结构优化设计
3.1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。
3.2抗震设计
一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为:多层建筑中半地下室埋深不够,房屋层数包括半地下室层已达8层,层数和总高度超过要求,违反GB50011-2001第7.1.2条。地下室顶板为上部结构嵌固端,地下室一层抗震等级定为三级,而上部结构为二级,按GB50011-2001第6.1.3条地下室也应为二级。
若地下室设计不当,对其整体的抗震性能会产生较大的影响。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。
3.3地下室抗浮、抗渗设计
一般来讲,此类设计常见问题为:地下水位未按勘察报告确定,或勘察报告未提供计算浮力的地下水位及其变幅,违反了GB50007-2002第3.0.2条;斜坡道未进行抗浮验算,斜坡道与主体分缝处未作处理;抗浮验算不满足要求,不符合GB50009-2001第3.2.5条。
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:(1)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;(2)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;(3)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;(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋,如侧壁增加水平温度筋,在混凝土面层起强化作用;侧壁受底板和顶板的约束,混凝土胀缩不一致,可在墙体中部设置一道水平暗梁抵抗拉力。当然,在采取以上措施时,同时要注意混凝土的养护。
3.4地下室外墙结构设计
为了满足抗渗要求,地下室外墙(以下简称外墙)的厚度一般不应小于250mm,混凝土强度等级常用C20~C30。
3.4.1.荷载:竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重;水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。
3.4.1.1室外地坪活荷载:一般民用建筑的室外地面(包括可能停放消防车的室外地面),活荷载可取5kN/m2。有特殊较重荷载时,按实际情况确定。
3.4.1.2水压力:水位高度可按最近3~5年的最高水位确定,不包括上层滞水。
3.4.2荷载设计值:以前的算法地面活荷载取1.4外,其他包括水压力均取1.2。现依据《建筑结构荷载规范》,当活荷载占总荷载之比值不大于20%时,γG=1.35, γQ=1.40,ΨC=0.7,综合分析后外墙各项荷载分项系数均取1.30。
3.4.3荷载计算:
3.4.3.1地下室无横墙或横墙间距大于层高2倍时,其底部与刚度很大的基础底板或基础梁相连,可认为是嵌固端;顶部的支座条件应视主体结构形式而定。当与外墙对应位置的主体结构墙为剪力墙时,首层墙体与地下一层外墙连续,可以对外墙形成一定的约束。但是,主体结构的外墙往往开有较大的门窗洞口,其对外墙的约束很有限。当主体结构为框架类结构(包括纯框架和框剪)时,外墙仅与首层底板相连,首层底板相对于外墙而言平面外刚度很小,对外墙的约束很弱。所以,外墙顶部应按铰接考虑。地下室中间层可按连续铰支座考虑。这样,地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续梁。
3.4.3.2地下室内横墙较多且间距不大于层高2倍时,地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续双向板。
3.4.3.3有的工程基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑肥槽回填之前完成地面做法,则外墙计算高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后肥槽立即回填,而地下室地面在完成机电管线布置后才施工,相隔很长时间。这种情况下,外墙计算高度就应算至底板上皮。为了减小外墙计算高度,可在外墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设八字角,并配构造钢筋,作为外墙根部的加腋,加腋坡度按1:2。这时外墙计算高度仍可算至地下室地坪。
3.4.4为了便于配筋构造和节省钢筋,外墙可考虑塑性变形内力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用,也可在混凝土自防水的墙体中采用。塑性变形可能只在截面受拉区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝,不会贯通整个截面厚度,所以外墙仍有足够的抗渗能力。
3.4.5 墙配筋计算:外墙除承受水平荷载外,还承受上部结构及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重等竖向荷载。所以,严格来讲,外墙应按偏心受压构件计算配筋。但在实际工程设计中,考虑竖向荷载产生的截面应力很小,而且为了计算方便,仅按墙板平面外受弯计算配筋。当竖向荷载很大时,也可分别按受弯和轴心受压计算墙体配筋,然后将二者叠加。
3.4.6外墙保护层厚度:按〈地下工程防水技术规范〉50108-2001-4.1.6条,“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。”为强制性条文。但实际操作有困难之处。一方面外墙截面有效厚度损失较大,另一方面外墙一般较厚,且拆模早,养护困难。施工单位为了避免开裂,在50mm厚保护层内附加Φ8@200构造筋,与外墙受力筋间距很小,垂直浇捣混凝土困难。按〈混凝土结构设计规范〉50010-2002,外墙外侧环境类别为“二b”,内侧“二a”,据此,外侧保护层厚度25mm,内侧20mm。也是强制性条文。按〈混凝土结构设计规范〉执行。
5.结论
高层建筑地下室结构设计显然是一个复杂的过程,但是,只要把握设计要点,抓住设计重点,以合理的设计为前提,进行全面考虑,使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战略效益。
参考文献
[1]地下工程防水技术规程(GB50108-2001)[S].
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S].