閱讀 3307 次 高層建筑地下室主體結(jié)構(gòu)施工探討

高層建筑地下室主體結(jié)構(gòu)施工探討

盧俊生

（陜西建森實業(yè)有限公司  710032   西安）

    隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑越來越多。然而在土地資源日益緊張的今天，地下室面積約占整個建筑面積的10％左右，將建筑設(shè)備用房、地下消防水池和汽車停車位等多種功能集合在地下室中，滿足了建筑的功能和結(jié)構(gòu)的需要。隨著建筑高度的日益增長，地下結(jié)構(gòu)已向多層發(fā)展，其結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及防水等日益成為建筑工程的熱點問題，地下室工程也成為了高層建筑設(shè)計和施工中的一個重要組成部分。由于地下室工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復(fù)雜，也容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，因而對設(shè)計和施工有一定的特殊要求。本文綜合分析了地下室主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題，并對施工方法進行了探討。

1.地下室的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

    隨著經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)的進步，現(xiàn)代高層建筑的地下室的層數(shù)越來越多。人們對地下空間的需求日益增多，導(dǎo)致裙房的底盤面積不斷增加，使得地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工建設(shè)越來越重要。地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業(yè)的配合。地下室的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包含：結(jié)構(gòu)平面設(shè)計，抗震設(shè)計，地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計和外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于實際地下室設(shè)計過程中需要考慮的問題較多，主要有地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結(jié)構(gòu)超長問題、基礎(chǔ)型式的選取和計算方法問題、人防設(shè)計等等諸多方面的因素，使得地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計難度增大。

    建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅要求具有足夠的承載力，而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度，使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。基于上述基本原理， 地下室工程應(yīng)該綜合分析結(jié)構(gòu)的適用、安全、抗震等因素，在滿足建筑功能情況下，盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。基礎(chǔ)形式的選擇，不單純是結(jié)構(gòu)問題， 而且是一個綜合性的科學問題，不僅要考慮地基的承載能力， 結(jié)構(gòu)的安全可靠，施工技術(shù)條件的可行，還要考慮造價上的經(jīng)濟合理。由于基礎(chǔ)工程的造價在整個建筑總造價中占很大比例，在基礎(chǔ)承載力和沉降控制滿足設(shè)計要求之后， 經(jīng)濟性就成為選擇基礎(chǔ)形式首先關(guān)注的問題。

2.合理選取基礎(chǔ)形式

    現(xiàn)代高層建筑多為大底盤多塔樓式建筑群，由于上部結(jié)構(gòu)荷載差異巨大，導(dǎo)致基底反力相差很大，因此，對基礎(chǔ)而言，應(yīng)根據(jù)不同的上部結(jié)構(gòu)型式、荷載大小、地基的承載力及剛度等采用不同的基礎(chǔ)型式。目前高層建筑中比較常用的基礎(chǔ)型式有：筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)和樁箱基礎(chǔ)等。在選擇基礎(chǔ)形式時，根據(jù)建筑的實際地質(zhì)條件和相應(yīng)的計算方法進行綜合考慮。

    筏板基礎(chǔ)由底板、梁等整體組成。建筑物荷載較大，地基承載力較弱，常采用砼底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降。它是一個整體的板，樁與筏板為一個整體，能很好的抵抗地基不均勻沉降。笩板基礎(chǔ)是個整體的基礎(chǔ)，獨立基礎(chǔ)是每個柱子都有一個基礎(chǔ)。笩板基礎(chǔ)調(diào)整建筑物的不均勻沉降比獨立基礎(chǔ)好。獨立基礎(chǔ)多用于層數(shù)不多的框架或排架。是把柱下獨立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)全部用梁聯(lián)系起來，下面再整體澆注底板。一般說來地基承載力不均勻或者地基軟弱的時候用笩板型基礎(chǔ)。而且笩板型基礎(chǔ)埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎(chǔ)。

    箱型基礎(chǔ)主要是由鋼筋砼底板、頂板、側(cè)墻及一定數(shù)量縱墻構(gòu)成的封閉箱體。當上部建筑物為荷載大、對地基不均勻沉降要求嚴格的高層建筑、重型建筑以及軟弱土地基上的多層建筑時，為增加基礎(chǔ)剛度，將地下室的底板、頂板和墻體整體澆筑成箱子狀的基礎(chǔ)，稱為箱型基礎(chǔ)。此基礎(chǔ)的剛度較大，抗震性能較好，有較好的地下空間可以利用，能承受很大的彎矩，可用于特大荷載且需設(shè)地下室的建筑。

    樁筏基礎(chǔ)是樁基和筏板基礎(chǔ)的合稱，樁基不是結(jié)構(gòu)，是由于地基，而筏板是結(jié)構(gòu)的組成部分，是基礎(chǔ)，對于有地下室的建筑經(jīng)常用筏板基礎(chǔ)，如果荷載較大，地基土的承載力不能滿足承載力要求或者沉降要求，所采用的地基處理方式。樁筏基礎(chǔ)主要適用于軟土地基上的簡體結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)，以便借助高層結(jié)構(gòu)的巨大剛度來彌補基礎(chǔ)剛度的不足。不過若為端城樁基，則可用于框架結(jié)構(gòu)。

    樁箱是基礎(chǔ)整體剛度大，可大大改善高層建筑的橫向整體傾斜，有效的調(diào)整或減小不均勻沉積，在高層建筑基礎(chǔ)中應(yīng)用得越來越多，樁箱基礎(chǔ)的地基與上部結(jié)構(gòu)相互作用共同工作的抗震性能得以大大提高。

3.施工方法

    不同結(jié)構(gòu)的地下室設(shè)計其施工方法也不同。在設(shè)計方面，由于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與規(guī)范的成熟，建筑物的高度、混凝土用量、建筑面積都越來越大。施工質(zhì)量日益成為人們關(guān)注的對象，在現(xiàn)有場地、工期等條件的限制下，通常采用逆作法施工。逆作法施工技術(shù)是高層建筑物目前最先進的施工技術(shù)方法。

    所謂的“逆作法”即先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結(jié)束。逆作法可以分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分層逆作法。逆作法施工可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3；減小對鄰近建筑的影響；最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積等優(yōu)點。

4.結(jié)論

    現(xiàn)代高層建筑由于地下工程龐大，地下室工程是高層建筑的關(guān)鍵之一，深入的研究地下室的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高設(shè)計水平，克服外界因素的影響。在不同的場地，不同的地質(zhì)條件下施工，應(yīng)根據(jù)實際情況，采用不同的施工方法，制訂符合不同環(huán)境條件、設(shè)計和施工規(guī)范要求的切實可行的施工方案。使得地下室的建構(gòu)能夠發(fā)揮最大的社會作用和經(jīng)濟效益。

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)