浅谈建筑半地下室框架结构设计

浅谈建筑半地下室框架结构设计

赵春燕

哈尔滨市建筑设计院

摘要：在众多的建筑设计中，开始注重对建筑构架的设计，而且这种设计的发展出现多样化的特点。从建筑设计，更多的设计师对建筑的半地下室感兴趣。这是因为半地下室有一定的自然光，而建筑人员将自然光采集，这样就可以将是室内的整体亮度提高。对半地下室的设计，一方面可以将室内的空间得到利用；另一方面也建筑的造价成本降低。这是由于这些特点，现在很多的半地下室都被使用。本篇文章主要是探讨了半地下室的结构。

关键词：建筑设计；半地下室；框架结构；

建筑一般都是指地表以上的建筑，但是从建筑的总体上看，地下室在建筑中占据的比例也很大，而半地下室也是建筑中的一种，但是它没有全部在地表以下，有一部分的空间是在地面上。因为有一部分在地面上，因此是可以自然采光的，主要是通过窗口采光。半地下室在设计中与地下室完全不同，而且造价低。

1.工程实例

某市建筑一个工程，该工程在地上有5层，有一层半地下室，而建筑的总高度为20m。建筑的结构属于框架结构，这种建筑的使用分两部分，一层以及二层用于办公，而三层至五层用于员工的住宿，这个工程的防裂度是7度，可是抵抗6级地震。

2.半地下室设计分析

我国很多的半地下室建筑都是框架结构，这是因为这种结构相对而言没有约束性，因此在如果要对这个结构加固，就要把建筑的基础顶部，变为框架结构的嵌固端，这样做的目的是将结构的结算结构更加准确。计算的过程不是只计算上部建筑，而是将半地下室与建筑上部一起计算，可见在计算中要重视半地下室结构。如果在半地下室的计算中不准确，那么据算出来对结果会影响到整体的就算，对于文章中的过程计算的方法是弹性计算。使用弹性计算的方法可以保证设计合理。

2.1常规设计及存在的问题

在对半地下室进行设计的过程中，主要采用的方法可分为两种，其中第一种方法为将地下室一侧的挡土设置为剪力墙，而建筑的采光主要是通过大窗，所以在对剪力墙进行设置的过程中，需要对剪力墙的高度进行更加科学的设置，一般而言，所设置的剪力墙高度要高于填土的高度，通常来说，高出的高度要控制在100mm-300mm之间，只有选取中间的高度数值，才能够保障剪力墙设置的合理性。详见图1。

图1半地下室设计方法一

而第二种方法则是在建筑的主体结构外部设置一个外加的挡土结构，而这种挡土结构在设置的时候，一定要注意与主题结构脱离开来，一般而言，挡土结构与主体结构之间要有1.5m以上的距离，这种的距离设定，是为了在发生地震时，可以保障挡土结构和主体结构之间不至于出现碰撞问题，而导致墙体的坍塌。详见图2。

图2半地下室设计方法二

在分析两种方法的时候会发现，第一种是方法是使用最早的一种设计，而且是在很长的一段时间内使用，尤其是在按照传统的方法设计建筑的时候，通常都会使用第一种设计。可是我国在发展中，建筑的形式也出现了变化，不能再用第一种方法去设计方案，特别是在一些比较容易发生地震的区域，使用这种设计方法的建筑，没有安全性，在地震发生时很容易出现程度不等的破坏，最严重的可能出现倒塌。这是因为这种设计主要有几个弊端：

第一，半地下室的建筑，外墙的刚度比较大，一般都是剪力墙，但是建筑的上半部分由于结构的影响，强度比较小。半地下室的侧墙强度大，甚至是比建筑上部分的强度还要大。一般建筑中的半地下室都是框架结构，通常框架结构都有刚度不均的特点，因此正式的施工中很容易出现变形。

第二，半地下室的层柱受力一般都是水平负荷，受这种负荷的影响，框架的柱就会被侧面的强控制，而室内窗户的范围也缩小，况且框架柱的高度也不单一，部分的界面都是在不断的变化的，而且是在作用力的影响下变化。当框架柱的截面高度缩短，那么剪跨比也就减少，但是通常缩小的范围在1.5m以内。但是如果是在地震频繁的地区，框架柱的剪力斜拉会因为剧烈的摇晃而破坏，这样就是使结构没有抗震能力。

因为上述的两点原因，在现在的建筑办地下室设计中，已经明令禁止使用第一个设计方法，同时还规定了半地下室的框架结构中不能有短柱的存在。

由于使用方法一，在地震中半地下室出现了问题，所以，设计人员开始使用第二种方法。而且在使用中，这种方法得到更多的认可。在发展中，方法二也逐渐的成熟，可是尽管如此，还是有一定的局限，表现在以下几个方面：

第一，结构中的挡土部分与建筑中的主体结构是有一定距离的，换句话说，两者是完全脱离的，因此为了满足设计的要求，就要在半地下室的附近预留空间。这样做虽然满足了设计的要求，但是却使用的大量的土地，造成了浪费。

第二、在填土的地区，由于设置了挡土结构，而且这种结构是独立的，挡土的基层很深，工作人员在处理上不容易。而且花费的资金多，尽管使用第二种方案保证了半地下室结构的安全性，但是一些特殊的部分在实际的施工中很困难，而且不经济。

2.2悬臂式挡墙在半地下室结构中的应用

本项目从一开始也是准备采用方法二来实现半地下室的设计，但后来通过对场地及地勘报告的分析，由于项目拟建场地存在方法一中所述的两点限制，方法二的做法无法实施。在方法一中，可以通过在剪力墙与框架柱之间设置缝隙来消除剪力墙对框架柱的约束，从而避免短柱的出现。

根据分析，悬臂式挡墙，其主要功能都是为了抵抗土体的侧压力。结合本项目的特点，对悬臂式挡墙做了如下优化：

1)主体结构的基础地梁作为悬臂式挡墙的基础，其挡墙的竖向荷载、水平荷载、扭矩等均由地梁承受，因此地梁需经专门计算，且在构造措施上也进行了适当加强(地梁箍筋全长加密、抗扭腰筋提高级别等)。经计算，地梁均能满足承载力的要求。

2)整个墙体的截面定义为不变截面。

3)取消基础与墙体间的加腋。优化后的悬臂式挡墙能很好的与本项目结合，且满足建筑和结构的需要。悬臂式挡墙的计算采用理正岩土计算，对其抗滑移、抗倾覆、墙身的承载力及裂缝宽度进行了验算，均能满足规范要求。

3.结语

综上所述，我们知道在半地下室的框架设计中还存在不足，而且设计的方法不合理，使其抵抗建筑的破快能力差。在对设计进行分析中，同时发现了设计中存在的问题。为了解决问题，在现在开展的建筑中可以使用悬臂式挡墙，这种设计不仅仅满足了经济要求，最重要是保证建筑的稳定。

参考文献：

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[2]彭红星.如何做好建筑工程地下室的施工技术[J].门窗，2012，(12)

[3]孙鑫，于跃.建筑工程地下室结构设计浅析[J].黑龙江科技信息，2012，(32)