带地下室框架结构设计方法研究

2018-02-14宫玉侠

建材与装饰 2018年6期

宫玉侠

（山西省晋城市晋煤集团勘察设计院有限公司山西晋城 048007）

1 引言

对于工业建筑而言，由于其内所容纳的生产设备体积大、数量多且设备连接紧密复杂，因此对空间布置灵活度及结构性能要求较高，带地下室框架结构凭借其灵活的空间布局、良好的整体性在工业建筑中得到广泛的应用。此外由于工业建筑的特殊性，需设计成带地下室的框架结构来解决生产工艺的限制。采用PKPM软件对带地下室框架结构进行设计时，模型建立、地下室外墙计算及配筋是结构设计中容易出错的关键环节，本文将对此进行重点研究。

2 模型建立

当前设计人员对带地下室框架结构进行建模计算的方法分两种：①在建模时不考虑地下室挡墙作用，将工程按框架结构进行建模分析，地下室外墙单独计算；②将地下室外墙建入框架中，将其与框架一起进行建模分析计算。

地下室外墙主要充当挡土墙的作用，由于其承受的平面外水平力较大，框架柱作为其支座也承受较大的侧向压力。软件计算时，SATWE无法考虑外墙传给框架柱的力，因此设计时可将外墙看做竖放的混凝土楼板，根据外墙长宽比判断其属于单向板还是双向板，并根据板的导荷方式将外墙传给框架柱的水平力按照弯矩等效原则换算成均布荷载加到框架柱上。

当采用第一种方法进行建模时，若不输入地下室外墙传给框架柱的侧向力，所得框架柱配筋偏小，若在建模时人为输入地下室外墙传给框架柱的侧向力，则所得框架柱截面或配筋过大，造成不必要的浪费。当采用第二种方法建模时，模型分析结果显示框架柱内力趋近于零，所得框架柱配筋为构造配筋，地下室外墙配筋与实际工程所需配筋相差较大，这种结果给工程带来极大的安全隐患。

综上所述，用普通建模方式无法准确分析带地下室框架结构地面以下构件的受力状态，建议设计人员用PK计算地面以下框架柱的配筋，对地下室外墙采取手算的方式计算其配筋，用PK软件计算时注意不能遗漏地下室外墙传递给框架柱的水平力。

3 地下室外墙计算

3.1 计算简图

框架结构地下室外墙主要承受由上部结构传来的水平及竖向荷载、土压力、水压力、地面荷载及外墙自重。通常情况下在进行外墙计算时，由于上部结构传来的荷载及自重不起控制作用，墙体配筋主要由土压力、水压力及地面荷载控制，地下室外墙可按纯弯构件进行简化计算。

地下室外墙顶端受到楼板的约束，不产生侧移，通常情况下外墙截面厚度比楼板厚度大，可将楼板看做外墙的简支端；地下室底部支座的简化方式根据基础形式或基础尺寸确定。当基础采用条形基础加防水板或独立基础加防水板时，基础可作为外墙的简支端；当基础采用筏板基础时，筏板厚度大于地下室外墙厚度时，基础可作为外墙的固接端，否则将其作为外墙的简支端。

3.2 弯矩计算

计算土压力及地面荷载对地下室外墙产生的侧压力时需用到静止土压力系数，设计人员常将其值取成0.5，这种做法是不可取的。静止土压力系数的取值和挡墙外侧填土类型有关，当土的类型为流塑、软塑及可塑粘性土时，静止土压力大于零，因此应该根据图的类型确定其取值，具体可查阅相关表格。

地下室外墙弯矩计算时可先将外墙所受水平荷载进行荷载组合，然后根据外墙所处工程环境按照两端铰接或者一端铰接一端固定的模型查静力手册进行计算。

3.3 裂缝计算

对于工业建筑而言，地下室外墙配筋往往由裂缝控制，裂缝计算在此类工程设计中起着举足轻重的作用。在进行环境类别查询时，有相当一部分设计人员会考虑防水卷材的作用，由于防水卷材的有效使用年限远小于建筑的使用年限，且对于地下室而言防水卷材的更换难以实现，因此这种做法会使裂缝宽度限值增大，给工程安全带来隐患。

4 地下室外墙配筋

框架结构地下室外墙主要承担作用于其平面外的水平荷载，一般情况下楼板及基础作为外墙的主要支撑点，外墙主要由竖向钢筋承担水平力产生的弯矩，在设计施工时应注意将竖向钢筋布置在外侧，水平钢筋作为构造筋布置在内侧；但是当遇到地下室高度较大，框架柱作为外墙主要支撑点时，需将水平钢筋布置在外侧，竖向钢筋布置在内侧。

不论采用何种钢筋布置方式，地下室外墙的钢筋在满足计算要求外尚应满足混凝土结构设计规范对受弯构件的最小配筋率的要求。