地下空间结构设计若干问题的应用

地下空间结构设计若干问题的应用

徐裕坚

广东省建筑设计研究院广东广州510000

摘要：地下空间集商业、文娱、休闲等功能于一体，属超长、多层地下结构，且跨越地铁隧道、车站合建，存在较多结构设计技术难点。本文根据某一具体项目的实际情况，简要的介绍了建筑主体地下结构设计的基本情况，对地下空间的结构设计的技术要点进行分析。

关键词：地下室；结构设计；空间结构

1.工程概况

南方某建筑属于综合性建筑项目工程，集娱乐、购物、休闲、商业、交通等功能于一身。属于综合性建筑。它作为城市中心商务区的重点配套功程开发建设的重点配套工程，在城市建设中起到关键作用。此项目主体结构较大，建筑总面积10万平方米，南北跨度近300米，东西跨度约200米。该项目工程的主体结构为单建式全埋地下室，在整个建筑结构中，将单建式全埋地下室按功能进行了大致分区，将地下二层作为停车场使用。主要用于停放大巴车，并且设置了一定数量的车库；地下一层设置商铺和下沉式广场；为了配合输送旅客使用的轨道交通，将地下三层设置为线路区间以及交通站台。地面上主要用于市民广场的设置，在局部设置下沉式广场，测量标高九十米。此项目工程从功能角度来看，除具备以上功能外，完全符合平战二用的建筑结构标准，可以作为城市的人防工程使用。这个项目以钢筋混凝土框架为主要结构形式，核心部分的局部交通形式为剪力墙结构。施工过程采取承压桩和抗拨桩两种人工挖孔桩的基本形式，柱网的尺寸设置方面，大部分8.4m×8.4m，局部抽柱部分为8.4m×16.8m。进行抗拨时，要结合底板跨中实际情况集中布置钢筋抗拨锚杆。将钢筋混凝土的前梁体系广泛的应用在地下一、二层的建筑结构中，结合各种钢筋混凝土在无量楼盖体系中的应用顶板进行顶板无量楼盖体系设计。该工程设计难度比较大，涉及范围广泛，施工技术相对复杂。针对此项目工程的具体情况，项目设计单位在前期对工程主体以及外部条件进行了大量的调研，并且组织各领域专家对调研的数据进行深入分析、论证。

2.地下空间设计涉及范围、技术

地下结构设计不同与其他结构设计，它涉及的内容广泛，工艺复杂，施工难度也相对加大，我们在进行建筑地下结构设计时，必须从项目整体以及项目自身条件出发，纵观全局，统筹计划。拥有高效率的旅客传输系统是此项目的亮点，将输送旅客的系统设置在地下三层位置，贯穿南北，由东至西而上。这一快速的交通系统设计不仅有助于实现“车行地下，人走地上”的和谐效能环境，还在很大程度上缓解了地面交通压力，为城市发展作出了。此项目在设置地下停车系统时，也达到了相当高的设计标准。它将地下三层作为地下停车位的主要分区，在此处设置三千余个停车位。

在进行建筑项目地下空间结构设计的时候，必须将市政交通系统与商业系统紧密地联系在一起，将二者协调统一。设计单位要综合利用外部自然条件以及建筑内部结构，通过不断地研究、实践，最终达到对地下空间合理的开发和利用。进行建筑地下空间系统设计时，我们发现，在进行地下空间结构设计时，与单一的市政交通系统以及单一的房建系统设计相比较，此项目设计内容相当广泛，涉及包括交通系统、电力系统、商业布局以及建筑设计等在内的方方面面，几乎涵盖了城市建设中的所有种类。各系统之间相互联系，相互贯穿，最终达到和谐统一的目标。可以想象，这一项目的设计不仅仅在建筑设计这个单一的方面，它必须依赖国内外先进的理念以及技术。除此之外，它还必须达到各系统之间的无缝联接，如，必须在保证交通运输系统正常运营的条件下使地上以及地下交通系统完成各项设施的设置。迁移市政建设中的给排水管道以及电缆时，必须保障企业能够正常生产，居民能够正常生活。在进行地铁、隧道等交通系统交叉时，要对产生的噪音加以控制，设置有效的隔震、隔音设施。

3.地下空间混凝土材料的使用

由于混凝土很容易受到极端温度变化的影响，从而导致混凝土产生变形或者裂缝现象，因此，在防水混凝土的施工上，施工人员需要对其进行严格的检测。一般采取的检验标准为：根据我国现行标准GB175－2007《通用硅酸盐水泥》的相关规定，水泥的强度不能低于43MPa，且水泥的品种需要采用通用硅酸盐水泥，且含碱量不得低于0.7%，最大的水灰比例为0.7。

对于地下空间防水混凝土的选择中，采用低中热的水泥，并掺入粉煤灰等掺合料。在天气较为炎热时，应通过降低原材料的温度，达到降温的效果。比如，在底板等构件上，建议在混凝土内预先埋设好管道，进行水冷散热等。

4.地下结构分布以及计算工具要求

现阶段，从建筑结构布局方面进行分析，老城区受诸多因素限制，容易影响地面建筑，所以我国的老城区以及发展中的城郊新区属于地下结构的主要分布地点。它主要以塑造小范围核心以及塑造大范围轴线为主要方式。在小范围里，这种分布特点决定我们必须将地下结构集中布置的地点设置在被建筑包围的空间内。并且，在地下结构中设置通道，用以连接所有集中布置的地下结构。借以形成地下结构整体轴线型。

从项目工程荷载能力的角度发析，在单建式地下结构中，风荷载作用微乎其微。但是建筑地下结构有其不同于地面结构的特性，一般情况下，这种空间结构有荷载涉及面很广，例如覆土、景观、交通、压力以及地震等方面的荷载。在运用分析软件时，我们发现，虽然PKPM、广厦CAD、TBSA、ETABS等常规的通用有限元程度的计算机软件技术有了很大的提高，但是在有些地方研究尚未成熟。例如从对超大、超长的地下空间结构进行数据分析，到整体建模，再到模拟荷载反应程序这些方面，基本不具备分析能力，只能按一定标准拼凑大致相符的几个程序来进行参考。这种设计方式误差较大，费时费力。尤其是当它运用到分析地下结构地震荷载力时，准确度更低。目前，在我国建筑行业内，准确的计算混凝土温度、收缩预应力，是建筑行业数据分析能力的一大课题。“不可逆问题”在地下结构中显得更为突出。地下结构从设计施工结束到后期维护都需要我们投入更大的人力物力。

5.结语

综上所述，高效利用地下空间是我国加快城市化进程的基础，目前我国已经在地下空间设计方面取得了一定的成果，融合了许多国内外先进的技术，也积累了一定的实践经验。这些条件在很大程度上支持了我国建筑行业对地下空间的有效和合理开发。但是，项目单位对地下空间的规划依然存在很多问题。我们应该依照国家法律法规以及建筑行业规范，学习国内外先进的设计方法，寻找自身差距。根据实际情况，达到对地下空间利用的最大化，切实保证地下空间结构安全耐用。

参考文献：

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