人防地下室结构选型及设计优化.docVIP

人防地下室结构选型及设计优化摘 要：结合某工程地下室的设计实例，对地下室浅埋、大板楼盖顶板、加腋框梁、人防顶板的塑性设计、超长结构无缝设计等作了探讨。 关键词：人防地下室；结构；无梁楼盖底板；无缝设计 1 地下室结构选型和优化原则 地下室的结构选型和优化设计非常重要，在方案阶段就应该因地制宜地对多个方案进行详细的比较、论证，选出最优方案。选优原则如下： 1)根据地下室顶板板厚、荷载，满足净空要求的最大梁高等条件，进行井字梁、十字梁、单向板、大板楼盖、无梁楼盖、预应力等多种项板结构方案的比较，选出造价低、施工方便的最优结构方案。值得注意的是，最优方案不是一成不变的，关键在于要熟悉各种方案的特点。例如，在主梁梁高适中的条件下，十字梁比井字梁楼盖节约；但如果荷载特别大，允许梁高偏小时，井字梁楼盖更节省，原因是十字梁体体系主梁弯矩更大，配筋率接近超筋时用钢量会大幅增加；荷载较大时，一般情况下井字梁体系比大板楼盖节省。但当由于功能或构造需要，板厚较大，或存在人防荷载时，则大板楼盖体系更为节省，等等。 2)在满足功能及基础埋深前提下，地下室应尽量浅埋。浅埋可以减少土方成本，减小地下室外墙外侧的土压力，在沿海地下水位较高地区尤其可以减小水浮力，可有效节约底板造价及地下室抗浮成本，同时亦可减小地下室渗漏风险。所以，地下室尽量浅埋是地下室方案论证之“纲”。 3)充分利用地下室底板板厚较大的条件，根据情况，选用无梁楼盖底板或筏板基础。 4)采取措施，增大地下室净空，减小地下室埋深。例如，地下室用结构找坡，顶板主梁采用加腋梁(设备管线尽量布在梁跨中梁高较小处)等措施。 2 工程概况 某工程，地下1层地下室，大部分面积为甲类核6级常6级人防地下室，平时为停车库。地上11层，框剪结构，墙柱直接落地，只有个别墙段采用局部转换梁转换。高强预应力管桩基础，抗震设防烈度6度，基本风压0.85kN/m?2(50a重现期1。场地土地层分层为第①层素填土，第②1层淤泥质粉质黏土，第②2层淤泥质粉砂，第③层粗砂等。地下室底板底标高土层为第②2层淤泥质粉砂，饱和，松散状，施工难度很大。 工程特点：地下水丰富，水位高；地下室底板底标高土层为淤泥质粉质黏土，软弱土层不宜扰动。地下室形状狭长(长约220m)，人防地下室面积大。结构特点： 1)相邻塔楼单元不设缝，合为一个单体建筑(上部)； 2)地下室底板为无梁楼盖； 3)地下室顶板为大板，无次梁，顶板主梁为加腋梁(小跨梁除外)； 4)地下室超长结构采用补偿收缩混凝土连续浇筑的无缝设计。 3 人防地下室顶板设计 地下室顶板采用无次梁大板结构体系：由于地下室顶板绝大部分均为人防顶板(只有局部配电室、水泵房等为非人防区域)，为了充分利用人防顶板板厚较大(200mm)的特点，本工程不设次梁，采用无次梁大板结构体系，可以显著降低用钢量。板的配筋方式：普通梁板结构体系(井字梁或十字梁)的板块尺寸小，板配筋多为双层双向通长构造配筋。但不设次梁的大板块尺寸大，配筋大多数是计算配筋，配筋方式为构造筋双层双向通长，另外布置附加钢筋。 板的弹塑性算法：由于顶板的人防等效荷载比较大，如果用弹性板计算，支座负筋太大，无法配置。而由于人防荷载作用下可以考虑塑性内力重分布，所以本项目采用PKPM塑性板算法计算板内力，配筋结果比较合理。普通梁板体系顶板配筋由战时人防荷载组合控制，但由于顶板上景观需要覆土1.2m厚，消防车道需考虑消防车荷载，平时荷载非常大。完全按战时荷载工况有时难以满足平时荷载工况下的配筋及裂缝要求，还应对平时工况进行复核。结果发现大板块的弹塑性算法板面筋比弹性板算法小很多，部分板块，尤其是板上恒载、活载较大的板块，其面筋小于平时荷载工况的弹性板算法结果，最后按照平时、战时计算配筋包络值配筋。 塑性板计算配筋应注意的两个问题：①较狭长板块，接近单向板时，板块支座面筋偏大，与相当于其2倍尺寸的双向板塑性算法的面筋相当。采用理正人防塑性算法验算，结果相同，按计算结果配筋;②部分板块支座面筋非常大，与弹性算法结果比较，两者相同。而理正人防塑性算法结果支座面筋小很多，较合理。比较发现此类板块均不是矩形板块，是存在斜边的梯形或异型板。PKPM无法对异型板进行塑性算法计算，只能利用其他软件简化计算。 4 地下室底板采用无梁楼盖结构体系 无梁楼盖底板特点：①省去底板地粱，节约钢筋，减少含钢量。由于本工程地下水位高，水头大，底板厚度取400mm，适合采用无梁楼盖底板。无梁楼盖底板配筋与梁板式底板相比，板厚较大，只有局部柱上板带支座附加底筋略大，其他部位均为构造配筋，总的配筋量基本相当，但是节省了地梁钢筋;②施工方便。由于地下室底板标高处土层