地下室逆作法设计

地下室逆作法设计

段称寿

(恒大地产集团有限公司518054)

摘要：逆作法近年来广泛应用于地下室施工。由于逆作需要，地下室设计时需综合考虑施工、泥土车荷载、竖向钢柱与混凝土梁板的连接、临时钢柱与永久混凝土柱的设计施工等，对设计有更高的要求。在实际设计中，设计应综合考虑逆作阶段和使用阶段的受力需求。本文通过工程实例，介绍了逆作设计时需注意的问题，并提出了一些连接节点做法。

引言

逆作法是使地下室从上往下的一种反向施工方法，可以明显缩短工期，减小基坑变形，减小地下结构施工对周边环境影响，降低造价等优点，广泛应用于对工期要求高、对基坑变形要求严格的工程。由于施工时是自地面往下施工，工作环境与施工条件与常规施工不一样，竖向构件（一般为钢柱）设计时需考虑逆作阶段施工荷载，永久工况的混凝土柱和梁板应同时考虑逆作施工阶段工况和永久设计工况。设计阶段时应考虑钢柱与混凝土梁、永久混凝土柱和地下室混凝土外墙的连接做法。本文通过工程实例，介绍了逆作设计与普通设计的异同及探讨了相关连接节点，使设计满足施工要求。

概述

本项目位于广东省深圳市，地面以上为办公塔楼、公寓组成，其中地下一层、首层和二层为商业，地面以下三层，其中地下二层和地下三层部分为人防地下室。地上塔楼由一栋220米47层的办公楼、两栋13层59米的办公楼、一栋23层87米的公寓等组成。由于深圳地铁一号线穿越本项目地下室，同时在建的地铁五号线延线和十号线在项目东侧和西侧，对基坑变形要求非常高，为保证地铁安全，最大限度的减少对地铁隧道影响，采用逆作法设计。逆作阶段的竖向支承全部采用钻孔灌注桩内插格构柱、钢管混凝土柱的形式，立柱桩采用主体结构工程桩。本工程地下室利用主体地下结构梁板作为施工阶段的水平支撑体系。为确保逆作施工阶段结构传递水平力的可靠性，待每层地下室结构梁板整体达到设计强度后再进行下层土方开挖。逆作施工阶段地下室各层结构平面图在主体结构施工图的基础上对部分结构构件进行调整，以满足逆作施工阶段的受力和施工要求。逆作施工阶段地下室各层结构施工图配合相关主体结构施工图共同使用。

设计要点

本项目地下一层楼面考虑施工堆载及泥土车行走荷载，同时设计时在楼面周边预留洞口，以方便负二层和地下三层的土方开挖运走。

设计时按以下原则布置格构柱和钢管柱：1）地下室外墙、梁与柱正交时采用四角钢拼接格构柱460X460(4XL160X16)，对应的永久混凝土柱截面不小于800x800；格构柱与柱外边间距按150mm~200mm控制，格构柱中间预留140的间隙,通过三根纵筋，贯通柱节点，梁两侧通过加腋，每侧各一根纵筋在格构柱外侧，保证框架柱的弯矩传递。2）框架梁与框架柱斜交或五梁相交于柱时，采用直径400mm的钢管混凝土柱，对应的永久混凝土柱截面不小于800x800。

永久混凝土柱含钢率约3.875%。由于框架柱中间格构柱或钢管柱的作用，框架柱箍筋可不按规范配箍率要求配筋，外箍+中间小箍+四角斜拉筋。

图1后浇带处的处理措施

施工缝和后浇带相关施工要求和处理措施详图1，采取措施解决后浇带位置的水平传力问题。钢立柱设置抗剪栓钉与结构梁板的连接节点如图2。

图2钢立柱设置抗剪栓钉与结构梁板的连接节点

相关连接节点研究

由于逆作需要，施工顺序与传统施工不同，同时较混凝土结构，钢-混凝土混合结构在外墙、柱节点大样、环梁大样在设计阶段需结合施工可行性进行设计。

逆作法的节点，既要满足施工状态下的受力要求，又要满足结构使用阶段受力状态的设计要求。同时，需考虑工艺要求，施工现场的可行性，如钢筋的锚固、搭接的要求，节点处混凝土振捣保证不出现空腔等。在满足可行性的提前下，尽量将节点简化。最后，节点尽量不占用建筑空间，竖向构件截面尽量减小，避免混凝土环梁尽量影响洞口。逆作区布桩时，考虑逆作钢柱能灌入灌注桩中。

钢筋混凝土梁通过钢筋混凝土环梁与钢管混凝土柱连接。环梁主要构造要求参照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010附录F。钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的管外剪力传递,采用抗剪环连接.通过双面角焊缝焊接与钢管壁外表面的闭合钢筋环连接。

钢筋混凝土梁的纵筋部分穿过格构柱空腹，梁两侧的纵筋通过梁加腋+纵筋弯折方式与混凝土柱连接。地下室外墙通过扶壁柱+格构柱+暗梁的方式实现逆作。

图3钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接节点图图4钢筋混凝土梁与格构柱连接节点图

图5典型内格构柱（钢管柱）外工程柱配筋详图

图3~图5分别为钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接节点图、钢筋混凝土梁与格构柱连接节点图和典型内格构柱（钢管柱）外工程柱配筋详图，供设计、施工同行参考。施工实践表明，上述节点施工可行性强，可以满足设计要求。

结论和建议

本文通过工程实例，介绍了逆作设计与普通设计的异同及探讨了相关连接节点，并提出了一些连接节点做法。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范中华人民共和国建设部．中国建筑科学研究院[M]．北京：中国建筑工业出版社,2016；

[2]赵琪，谢剑彬，茅振伟．高层建筑深基础逆作法施工中的节点处理[J]．地下空间与工程学报（ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering），2006，2(4)：641-644；

[3]高层建筑混凝土结构技术规程中华人民共和国建设部．中国建筑科学研究院[M]．北京：中国建筑工业出版社,2010；

[4]钢管混凝土结构技术规程中华人民共和国建设部．中国工程建设标准化协会[M]．北京：中国计划出版社,2012；

[5]钢结构设计规范中华人民共和国建设部．中冶建筑研究总院[M]．北京：中国计划出版社,2016。