◇建工论坛◇ 科技嚣向导 ２０１１年第２４期 地下室结构设计与施工探讨 刘鹏吴笑天 ｆ河南省建筑科学研究院有限公司 河南郑州４５００５３） 【摘要】由于城市化的快速发展，需求增加而城市空间有限，这就造成建筑物越建越高，地下部分也越来越深。而向地下发展正是解决扩 展城市空间一种有效的途径。如何才能将地下工程做好呢 本文就六个方面作了浅析，阐述了地下工程结构设计遇到问题及如何处理，这对扩 大城市空间容量和改善城市环境，提高工作效率，改善工作和生活质量，都具有积极的作用。 【关键词】地下工程；结构设计；施工 主体结构是建筑的骨架、建筑的核心，而地下工程是骨架中的骨架 核心中的核心 何为地下工程．地下工程的英文是Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，是建筑在岩石中、土中或水底以下的工程设施的统称。它的设施可 以构筑成隧道形式．也可以和地面房屋相似．在平面布局上采用棋盘式 和房间式的设置．并可建成多层多跨的网架结构。 人类在原始时期就利用天然洞穴作为群居、活动场所和墓室，但 基本局限于帝王贵人的陵墓和人类居住的窑洞。工业革命以后，随着 各种工程技术手段的不断提高．人类开始大规模开发地下空间。近年 来．由于城市化的快速发展．城市人口饱和．建筑空间拥挤和绿地减 少．使高层建筑如雨后春笋．建筑越建越高，地下部分也越来越深。向 地下发展是扩展城市空间一种有效的途径．地下工程在扩大城市空间 容量和改善城市环境方面有着广泛的前景 计人员将此处框架梁与搭接梁的连接看作铰接．这是很不安全的．因 为梁的塑性变形能力有限 ６．板钢筋不伸入上翻梁受力钢筋之上 这在地面上结构中还不容易出现．但在地下工程中．由于结构形 式不够直观，稍有疏忽就会犯错。最常见的是通道人口处顶板有一道 收口的横梁．其底部顺板向下倾斜。形成不规则的梁。多数人配筋将此 梁受力钢筋仍然沿水平方向布置．板的纵向钢筋则从下侧锚人梁内。 地下工程没有完全的分布钢筋．在这个横梁处．板的纵向钢筋实际上 是受力钢筋．不但要按受力钢筋锚固。还应当在梁受力钢筋之上。另 外，很多人认为此梁受力小，因而配筋马虎。实际上，此梁由于单边受 力．有一定的扭矩．配筋应考虑板上荷载传递到此梁上。 ７．外墙设计与施工浅析 地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算外墙抗裂。 这是最常见的错误 暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不 在设计时应注意以下要求：①荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风 够．荷载不能按自己设想的方式传递．即楼面荷载一板一暗梁一柱的 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 传递方式几乎是不可能的。这样将大大低估板的内力。根据内力按最 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 短距离传递的原则．用暗梁代替梁只有在板受集中力时。在集中力处 压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。②地下室外墙的配筋计算。 沿板的最短方向ｆ双向板沿两个垂直方向）设置暗梁，可以认为集中力 实际设计时．在外墙的配筋计算中．对于带扶壁柱的外墙。不是根据扶 由暗粱承受以满足抗弯强度和裂缝要求．此时板的计算跨度绝对不能 壁柱的尺寸大小进行计算．而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下 按支承于暗梁来考虑。但很多时候，这种做法也没有必要，直接加大板 室结构的整体电算分析结果进行配筋．不按外墙双向板传递荷载验算 的受力钢筋即可．除非因抗剪ｆ冲切）需要箍筋而使用暗梁。 扶壁柱配筋。因此，在计算地下室外墙的配筋时，对于垂直于外墙方向、 ２．在刚度发生较大突变（增加）处。应视为梁 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的外 典型的问题是不同高程的板之间出现的错台．错台本身平面外刚 墙板块．按双向板计算配筋为宜．其余的外墙宜按竖向单向板计算配 度比较大．而板的平面外刚度较小．不管你是否愿意，板上的荷载都要 筋。③地下室车道的考虑。车道紧靠地下室外墙时．车道底板位于外墙 传递到错台上．因此应当按梁来设计。尤其是抗剪钢筋应满足要求。地 的中部。应注意车道底板作用于外墙的水平集中力。该荷载常被忽略。 下通道、车站遇到的这种情况较多，其荷载又比较大．但大多数人对错 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 台的处理却非常草率．这很令人担忧 据施工图审查要点．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 ３．框架结构形成事实上的铰接 最常见的是梁刚度比柱大的多，使柱对梁的约束作用较弱，形成 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 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 事实上的铰 这样减少了超静定次数．于抗震不利．也难以形成“强柱 化处．作为上部 弱梁”。坂神地震时，地铁车站柱的破坏相当严重，也提醒我们不能忽 行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，地下室顶板为无 视这个问题。地铁车站顶底板可看作筏板．其梁的刚度当然大于柱。但 结构部位的地下室楼层的顶楼．盖应采用梁板结构．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端要 中板处不宜将梁的刚度做得较大。另外，地下工程如通道、涵洞、地铁 车站等．有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧 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 墙．这样横剖面就形成铰接的四边形．两侧墙土压力相差较大时很容 算，并应包括地下层。易失稳．也不利于抗震 ８．地下室结构超长与沉降不均匀问题的处理 ４．板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧 ①地下室结构超长问题的解决．目前比较成熟的做法有设置伸缩 一般在结构长度大于４０ｍ，－－６０ｍ时宜设置一道伸缩后浇带。普 很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋．因此配筋不小心就这 后浇带．ａｍ￣ｌＯ００ｍｍ．设置钢筋断开的伸穷乡僻 样倒置 分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置．传递受力及防止温 通的伸缩后浇带宽度约为８０ｒ后浇带的宽度按钢筋搭接所需最小尺寸和必要的操作情况 度收缩裂缝．它不需要象粱柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓 壤后浇带．出，更重要的是，板墙截面高度较小。为增加有效高度发挥受力筋作 确定。②匀沉降问题对于大底盘高层建筑群而言是一个必须面对而且 除非该建筑群直接坐落在坚硬的岩石地基 用，一艘晴况下应当外置受力钢筋。某些特殊情况，如地下连续墙，由 必须得到很好解决的问题．上。解决此问题可以用ＣＦＧ柱地基处理设置沉降后浇带 于施工方便原因可牺牲板有效高度．将受力钢筋内置。 ９．结语 ５．在紧靠柱的位置框架粱上搭梁 综上所述．地下室的结构设计过程是错综复杂的。因此设计与施工 由于紧靠柱支承的位置．框架梁的转动受到约束．当其上所搭的 适用和合理的原则，以合理的设计（下转第１ ９７页） 梁荷载较大时。将产生很大的扭矩，使框架粱的配筋变得困难。某些设 人员应以遵循安全、１．暗梁当楼面梁使用 作者简介：刘鹏（１９８２一），男，河南南阳人，工学学士，主要从深基坑设计和结构加固等工作。 昊笑天（１９８１一），男，河南开封人，工学学士，主要从深基坑设计和结构加固等工作。 ２２１ ◇建工论坛◇ 科技嚣向导 ２０１１年第２４期 浅谈公共建筑节能设计的应用 杨林燕，苏周焕２余恒才ｚ ｆ １．三亚市城市规划设计研究院海南三亚５７２０００； ２．桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林５４１ ００４） 【摘要】建筑是提供给人们使用的空间，它的建造及维护都会消耗大量的能源。那么如何节约能源呢？本文简要论述了我国的节能现状， 总结了建筑节能的几种方法途径．在此基础上提出了对建筑节能方案的见解。 【关键词】公共建筑；整体；单体；节能；隔热；保温 Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｕｂＨｃ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ Ｙａｎｇ Ｌ．ｍ—Ｙａｎ Ｓｕ ＺｈＯＩ卜Ｈｕａｎ２ Ｙｕ Ｈｅｎｇ－－ｃａｉ （１．Ｓａｎｙａ ｄｔｙ ｃｉｔｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ，Ｈａｉｎａｎ ｓａｎｙａ ５７２０００； ２．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｕａｎｇｘｉ ＧｌｌｉｌｉＩＩ ５４１００４） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｉｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｐｅｏｐｌｅ ｕｓｅ ｓｐａｃｅ，ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｎｓｕｍｅｓ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ．Ｓｏ ｈｏｗ ｔｏ ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ？ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｙ ｓａｖｉｇｎｇ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｄｅａｓ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｐｕｂｌｉｃ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；Ｏｖｅｒａｌｌ；Ｍｏｎｏｍｅｒ；Ｅｎｅｒｙ－ｓｇａｖｉｎｇ；Ｈｅａｔ；Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ． ２．３加强分户墙和楼地面的保温性能．使其符合建筑节能设计标准 ０．背景 目前世界范围内的能源危机１３趋严重．人类在寻求到新的能源解 的规定 居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工 决方案之前必须依赖现有的能源生存。因此，节能成为全世界所面临 设计规范的规定。建筑保温分为建筑内保温和建筑外保温两种。建筑内 的问题。我国能源供需矛盾更加突出．脆弱的能源链严重威胁着国家 保温就是在建筑外墙的内表面上加设保温材料．再在其上粉刷、涂料 其优点是墙体内表面不用加强防水层。构造处理简单。是一种简单 的经济命脉。相对于不足的能源供给，另一方面是能源的巨大的浪费， 等，但是效果很好的建筑保温方式 建筑外保温是在外墙外表面上做保温 尤其是建筑的能耗。随着城市建设的高速发展。建筑能耗逐年大幅度 材料，覆以防水层，再设外墙装修的构造方法。保温层设在外表面，可以 上升．已成为中国能源消费的主体之一 有效的保护外墙砌体免受太阳辐射的影响．减小墙体应力损害。 １。整体及外部环境的节能设计 ２．４屋顶和外墙的外表面。宜采用浅色饰面层。不宜采用黑色、深 １．１合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环 深红等深色饰面层，否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度，计 境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝 绿、算其夏季的内表面计算温度并不超过３６．９℃。宜低于３５℃。 向等方面的确定 ２．５、建筑门窗的保温隔热。据统计资料。在我国既有的高耗能建 建筑物尽量采用南北朝向布置。否则。须加强建筑围护结构的保 筑有４０％的耗能是通过门窗散失的。因此．解决好门窗节能的问题相 温隔热性能而需增大建筑成本。 １．２建筑群之间和建筑物室内．夏季要有良好的自然通风．建筑群 当重要。作为影响建筑能耗三大围护部件之一的门窗，一般是薄壁 是建筑保温、隔热、隔声的薄弱环节。 不应采用周边式布局型式 低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面 的轻质构件，２．６设有集中采暖、空调的节能建筑，应选用高效、低能耗的设备 哺向）；多层建筑置于中间；高层建筑布置在最后面（北向）。否则，高层 与系统．不得采用直接电热式采暖设备和装置。应设置分室温度控制 建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风 装置。住宅建筑必须设置分户热（冷）量计量设施。 １．３按相关设计标准的规定。尽量加大建筑物之间的间距．尽量减 ３。结束语 少建筑群间的硬化地面，推广植草砖地面，提高绿地率。加强由落叶乔 建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程．建筑节能技术涉及 木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系．以便由树冠和地 智能技术、仿生技术、废物再利用技 面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射．减小地面对建筑物的反射 了建筑技术、材料技术、能源技术、术等，也涉及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门，是一项全方位 辐射，降低区域的夏季环境温度，减轻区域的热岛现象。 的、综合性的系统工程。当前和今后相当长的时间内。是建筑节能发展 ２．单体建筑节能设计 随着节能技术的不断发展．一定会有更多更好的节能思 ２．１建筑单体节能问题主要从建筑设计、围护结构、采暖系统、照 的大好时期．通过节能减排，将有助于提高我国 明系统和在建筑中应用可再生能源几个方面来解决 建筑使用能耗约 路和节能产品涌现 在我国现阶段，占建筑总能耗的８０％．其中用于控制室内温度所消耗的能量又是建筑 使用能耗的主要部分．这部分能量的损失主要由围护结构的热传导和 冷风渗透两方面造成 围护结构是包围建筑物周围的与室外空气相接触的围挡物．如： 外墙、屋顶、外门窗、接触室外空气地板等。以及不采暖楼梯间内墙和 不采暖空间上部楼板 节能工作的重点在围护结构。 ２．２屋顶和外墙既要保温又要隔热．其保温隔热性能应符合建筑 节能设计标准的规定，还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和 外墙，不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料（保温好．隔热很差）。 最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法 的经济发展水平和综合国力。● 【参考文献】 ［１］刘伟、李东朋．浅谈建筑维护结构节能叨．中国学术期刊，２０１０（７）２６—２８． ［２］徐彩霞．公共建筑的节能设计探讨［Ｊ］．科技资讯，２００８。（３５）．１１－１３． ［３］赵忠超．既有建筑被动节能改造技术分析［Ｊ］建筑节能，２ｏｏ８，（１ｏ）．３２—３５． ［４］曾字光．公共建筑围护结构节能设计在实际工程中的应用［Ｊ］．科技情报开发 与经济，２００８，（２７）．４７—４８． ［５］王玉栋．公共建筑节能设计初探～青岛盛和大厦建筑节能设计回顾［Ｊ］．建筑 设计管理。２００８。（５１．５１—５２． 现浇钢筋混凝土楼板裂缝控制的试验研究ｍ．天津职业院校联合学 （上接第２２１页）为前提，进行全面考虑，把问题减小至最低或消除，以 （１］史洪江．２０１１，（０５）：１４—１８． 使建筑地下室结构设计ｑ－作发挥其最大的经济作用和社会效益、战略 报，效益，最后达到设计要求。 【参考文献】 ［２］孙国富，李永梅＇徐淼，焦秋晨．“大土木”钢筋混凝土基本构件正常使用极限状 态的比较教学法ｍ．中国建设教育，２００９，（０４）：１４—１７． ［３］代智光，张鹏飞，苗正伟，苏永军，龚小琴．桩一网复合地基技术的研究进展阴．河 北工程技术高等专科学校学报，２０１ ｌ，（０１）：６１—６４． １９７