应用桩基的建筑地下室底板及外墙结构设计分析

孙玲玲 宋哲

摘 要：本次研究以建筑为主题，选取与应用桩基密切相关的建筑地下室作为研究对象，重点探讨应用桩基的建筑地下室底板及外墙结构设计问题。具体论述中，先从物理属性的角度对地下室底板及外墙结构设计的一般情况进行说明，然后，结合设计与施工经验，分别从地下室底板设计与外墙结构设计两个层面展开具体分析。

关键词：建筑地下室;底板;外墙结构;设计

当前应用桩基的建筑地下室，分为普通地下室与防空地下室。在底板结构设计方面，设计重点集中在底板结构与荷载作用关系方面。而在外墙结构设计方面，外墙结构设计的焦点也集中于外墙体结构与作用于外墙上的荷载中。

1、应用桩基的建筑地下室底板构设计分析

1.1地下室底板上的荷载作用分析

地下室底板荷载来源有三个方面，一是顶面向下的均布活荷载;二是顶面向下的等效均布活荷载;三是底面向上的等效均布荷载。第一种荷载既有顶板的自重，也有装修层的重量，还包括了配置资源方面的固定设备重量，其中固定设备重量能够通过数量运算，转换为等效均布荷载，与第二种荷载重叠。第三种荷载集中于地下水的浮力作用，在底板与梁的配筋计算方面，需要采用荷载组合的计算方法。

以普通地下室为例，设qd=顶面向下的均布荷载，ql=顶面向下的等效均布活荷载，qw=底面向上的等效均布荷载，q=荷载组合值或荷载设计值;那么，当底板采用梁板式时，若某地区的地下水位埋深浅、稳定性强、水浮力大时，底面向上的等效均布荷载就非常小，因此不能起到控制作用，所以往往会在实际的荷载组合计算中将其忽略，得到的结果就可以用公式表示为q=1.2qd+1.4 ql。当底板采用梁板式时的另一种情况是，依据GB50009-2001《建筑结构荷载规范》标准要求，则可以忽略掉顶面向下的等效均布荷载，也就是说不计算配置的固定设备重量，因而得到的结果就可以用公式表示为q=1.3 5 qw -1.0 qd。

由于人防规范要求防空地下室设计时，能够根据四类或乙类分型满足具体的各项防护要求，所以，在荷载计算方面也会与普通的地下室存在一定的差异。比如，以甲类防空地下室为例，它要求满足针对战争情况下的可核武器、常规武器、生化武器等进行预定的防护，所以在甲类防空地下室底上荷载作用的计算方面，除了满足普通地下室荷载要求之外，需要满足底板底面向上的武器爆炸产生的人防等效静荷载，假设qe3=人防等效静荷载，那么，当遇到战时情况时，甲类防空地下室的荷载组合就需要按照底板选取的不同形式进行计算。比如，当底板选择梁板式结构时，那么，根据普通地下室荷载组合与甲类防空地下室荷载组合要求，就能够用公式表示为q=1.2qw-1.0 qd+1.0 qe3。需要注意的是，甲类防空地下室中的荷载组合，需要考虑到两种情况，一是动荷载与静荷载同时作用的情况;二是动荷载单独作用的情况。所以需要依照GB50038-2005《人民防空地下室设计规范》中的第4.2.3条规范条例列表进行个具体的材料强度计算。

1.2地下室底板结构计算

以普通地下室为例，假设底板结构采用的是梁板式结构，那么就能够运用程序化的SATWE框架结构计算。只需要按照软件程序要求，在输入栏中输入恒荷载标准值、活荷载标准值即可，具体而言，恒荷载标准值=q/1.2，其中q指第一种荷载与第三种荷载的组合值，1.2是恒花卉分项系数。活荷载标值=0。当承台尺寸输入框架柱栏后，就可以根据梁与柱子的重叠，进行刚域计算。这样，就能够在很大程度上使梁板式的底面结构中梁断面的配筋与梁断面本身获得缩减，能够在很大程度上节约材料成本，并满足结构荷载标准要求。如果是平板式结构，那么就可以去年梁楼盖然后再进行计算。

在甲类防空地下室结构计算方面，选择q=1.2qw-1.0 qd+1.0 qe3所得结果，然后按照恒荷载与活荷载标准值输入进行输入即可，与普通防空地下室结构计算相同。其中的差异在于材料强度设计值方面，要求以动荷载为准;混凝土动力强度设计值计算应该进行折减系数计算，具体可以通过它与0.8系数的乘积获得;而配筋结果则需要以较大值为准。

2、应用桩基的建筑地下室外墙结构设计分析

2.1地下室外墙体荷载作用分析

以普通地下室外墙荷载为例，它主要包括三种，分别是土侧压力，水侧压力，其它侧压力;它们由实体填充或地下水浮力或室外地面活荷载造成。根据建筑物的具体情况，土力学原理，设k0=静止土力系数（工程设计中k0的取舍范围在0.5到0.55），u=土的泊松比，那么就可以得到如下公式：

以防空地下室为例，平时荷载作用与上同。但在占时需要考虑武器爆炸在外墙表面产生的等效静荷载。如核武器标爆炸标准值为qe2，或常规武器爆炸标准值为qce2 。

2.2地下室外墙结构计算

根据实际的设计需求，在结构计算中要求将地下室底板作為嵌固端，从而将支点设置在层楼板上，这样，就可以选取1m宽外墙，借助层数，依据垂直单跨板进行单独或连续性计算。设土侧压力标准值为qt1、qt2，水侧压力标准值为qw，土的重度为r，水的重度为rw，那么，就可以得到如下公式：qt1= k0rh1;qt2= k0rh1+ k0（r-rw）h2= k0rh- k0 rw h2;qw= rw h2。所以，依据GB50009-2001《建筑结构荷载规范》标准要求，就能够明确1.35为三种压力的分项系数值。加上荷载形状呈梯形或三角形规则模型，所以就能够对弯矩进行计算，从而通过叠加法设计截面配筋。

以防空外墙结构计算为例，设核武器标爆炸标准值为qe2，或常规武器爆炸标准值为qce2，那么在实际的计算中，除运用普通地下室外墙结构计算公式之外，只需注意一些差异，即分项系数为1.2;而其中的等效静荷载所产生的弯矩，需要在分型情况下，确保甲类为 qe2/ qce2中的较大值;而乙类为qce2产生的弯矩即可，具体可以参看GB50038-2005《人民防空地下室设计规范》中的第4.7与4.8条规范条例列表。

3、结束语

总之，现代建筑与传统时期的建筑已经出现差异化，生产建设方面因引入新的思维方法与理念，以及基建能力层面的技术创新，而发生了一系列的变化。从现代建筑的发展趋势分析，应用桩基的建筑地下室底板及外墙结构设计，正在向着精准化、功能化、智能化方向发展。因而，在实际的分析中，应该逐渐将注意力从原来的单元结构分析，转向更为全面的整体结构分析方面，尤其需要从生产建设的整个施工环节上进行体系化的研究，这样更有益于在设计与施工中，增强部分结构与整体结构关系的处理。

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