本发明涉及建筑结构领域，具体是一种采用支座-底板式地下室结构的建筑。
背景技术：
在高层建筑和非高层建筑中，经常设有地下室结构。在地下室结构的底板部分中，有三种受力状态，分别是作用于底板顶面的向下的重力荷载状态、作用于底板底面的向上的水浮力状态和作用于底板底面的向上的人防动荷载状态，以上三种受力工况可能单独、两种或三种同时存在。当这三种受力工况同时存在时，可能彼此会相互抵消，但是在对底板的设计中，计算受力工况时仅考虑对底板最为不利的状态。即计算向下荷载的受力工况时不考虑向上荷载的抵消作用，计算向上荷载的受力工况时仅考虑向下荷载的自重。
现有的地下室底板一般有一层或多层，其结构通常采用与地上主体结构相同的梁板式结构。在梁板式结构中，由于基础梁上的荷载往往偏大，所以需将基础梁的截面尺寸设置得较大以承受荷载，从而导致基础梁的配筋量大。另外，基础梁需要向下凸出底面设置，这不仅增加了土石的开挖工程量和施工难度，还增加了底板防水层的施工难度和工程量，增加建筑和结构成本，降低经济效益。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种合理的采用支座-底板式地下室结构的建筑，简化施工工艺，降低地下室底板建造的成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种采用支座-底板式地下室结构的建筑，所述建筑中设有地下室结构，所述地下室结构的地板部分包括平板和支设在所述平板下方的若干支座，所述平板上方在对应于各个所述支座的位置处分别设有垂直于所述平板的若干柱，各所述支座下方设有一根或多根支撑桩。
进一步地，所述柱在所述平板上的投影呈矩形阵列分布，横向柱距为a，纵向柱距为b，0.6≤a/b≤1.67，a≤15m，b≤15m。
其中，a/b的值是指该数值范围内的任一点值，例如a/b＝0.6、a/b＝0.7、a/b＝0.8、a/b＝0.9、a/b＝1、a/b＝1.2、a/b＝1.25、a/b＝1.3、a/b＝1.4、a/b＝1.5、a/b＝1.6或a/b＝1.67。a≤15m是指该数值范围内的任一点值，例如a＝15m、a＝14m、a＝12m、a＝10m、a＝9m、a＝8m、a＝7m、a＝6m、a＝5m、a＝4m、a＝3m、a＝2m或a＝1m。b≤15m是指该数值范围内的任一点值，例如b＝15m、b＝14m、b＝12m、b＝10m、b＝9m、b＝8m、b＝7m、b＝6m、b＝5m、b＝4m、b＝3m、b＝2m或b＝1m。
优选地，0.8≤a/b≤1.25，a≤10m，b≤10m。更优选地，a/b＝1，a＝10m，b＝10m。
进一步地，所述支座为承台或天然基础，所述承台为单桩承台或多桩承台，所述支撑桩设置在所述承台下方且所述支撑桩的顶端伸入所述承台内部，或者所述支撑桩埋设在所述天然基础中。
进一步地，所述支座为托板或柱帽，所述支撑桩设置在所述支座下方，且在所述支座和所述支撑桩之间设有承台或天然基础，所述承台为单桩承台或多桩承台，所述支撑桩设置在所述承台下方且所述支撑桩的顶端伸入所述承台内部，或者所述支撑桩埋设在所述天然基础中。
进一步地，所述支座的厚度大于或者等于所述平板的厚度，所述支座在所述平板上投影的横向宽度为A，纵向宽度为B，0.2≤A/a≤0.5，0.2≤B/b≤0.5。
其中，A/a的值是指该数值范围内的任一点值，例如A/a＝0.2、A/a＝0.25、A/a＝0.3、A/a＝0.35、A/a＝0.4、A/a＝0.45或A/a＝0.5。B/b的值是指该数值范围内的任一点值，例如B/b＝0.2、B/b＝0.25、B/b＝0.3、B/b＝0.35、B/b＝0.4、B/b＝0.45或B/b＝0.5。
优选地，0.3≤A/a≤0.35，0.3≤B/b≤0.35。更优选地，A＝3m、B＝3m，A/a＝0.3，B/b＝0.3。
进一步地，所述支座为柱帽，所述柱帽由平行于所述平板平面的顶面和底面、设在所述柱帽的顶面和底面之间且倾斜于所述平板平面的周向侧面构成，所述柱帽竖向横截面的形状为梯形，在所述柱帽竖向横截面中，所述柱帽顶面的横向宽度大于所述柱帽底面的横向宽度，所述柱帽顶面与所述柱帽周向侧面形成一夹角，该夹角的角度小于或者等于30°。
进一步地，所述平板划分为位于各所述支撑柱下方的若干第一平板部分和位于所述第一平板部分之外的若干第二平板部分，以对应位于所述第一平板部分上方的所述支撑柱的中心轴线为中心，向横向延伸出大于或者等于(1/4)×a的宽度为所述第一平板部分的横向宽度范围，向纵向延伸出大于或者等于(1/4)×b的宽度范围为所述第一平板部分的纵向宽度范围。
进一步地，所述第一平板部分和所述第二平板部分的顶面和底面均设有通长钢筋，所述通长钢筋在所述承台或所述天然基础中通长，所述第二平板部分的顶面和/或底面设有短钢筋，所述第一平板部分的顶面和/或所述支座的底面中设有所述短钢筋，在所述支座中的所述短钢筋锚固接入所述平板中。
优选地，所述第二平板部分的底面和所述第一平板部分的顶面设有所述短钢筋。
优选地，所述第二平板部分的顶面和所述第一平板部分的底面设有所述短钢筋。
进一步地，所述支座中还设有所述通长钢筋，在所述支座中，所述通长钢筋与所述短钢筋间隔设置，且所述通长钢筋与所述短钢筋锚固接入到所述平板中。
进一步地，所述平板的厚度小于或者等于1m。
进一步地，当所述支座为承台或所述支座下方设有承台时，在所述承台下方设有垫层，所述垫层的厚度大于或者等于100mm。
进一步地，所述建筑的楼层少于或者等于10层。
与现有技术相比，有益效果如下：
在本发明的建筑中，地下室结构的底板部分省去了梁结构，既可以节省部分混凝土材料和钢筋材料，还可以降低了对土石开挖深度的要求，以及降低地下室底板支模和防水层施工的难度，优化了施工工艺，整体上降低了施工难度和工作量。这种结构尤其适合于非高层建筑。
此外，平板划分为若干跨度较小的第一平板部分和第二平板部分，使平板的横向和纵向两个方向均可传递受力。同时，平板下方根据地基情况灵活设置不同类型的支座，用于承受荷载，使地下室底板结构的受力更加合理，即便减小平板的厚度和配筋，仍能满足地下室底板的功能要求。
附图说明
图1是实施例一地下室结构的底板部分的平面示意图。
图2是图1中H-H线的剖面示意图。
图3是图2中结构的变形之一。
图4是实施例一地下室结构的底板部分配制钢筋的示意图。
图5是实施例二地下室结构的底板部分的平面示意图。
图6是图5中H-H线的剖面示意图。
图7是实施例二地下室结构的底板部分配制钢筋的示意图。
图8是实施例三地下室结构的底板部分的平面示意图。
图9是图8中H-H线的剖面示意图。
图10(a)是实施例三中柱帽的结构示意图。
图10(b)是实施例三中柱帽结构的变形之一、
图11是实施例三地下室结构的底板部分配制钢筋的示意图。
具体实施方式
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“东”、“西”、“南”、“北”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的部件或组成部分，并非用于表明或暗示所指示部件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
本实施例提供一种楼层为10层的建筑，该建筑中设有地下室结构，如图1和图2所示，该地下室结构的底板部分包括平板1和支设在平板1下方的支座3，平板1上方在对应于各个支座的位置处分别设有垂直于平板1的柱2，在各支座下方设有支撑桩41。其中，柱2在平板1上的投影呈矩形阵列分布，横向柱距为a，纵向柱距为b。
具体地，本实施例的柱2包括四条柱21、22、23、24，柱21、22、23、24在平板1上的投影分别位于平板1的左上方、右上方、左下方和右下方，四者形成矩形阵列分布。其中，两相邻柱在平板1上的投影的横向(即图1中的左右方向)柱距为a，即柱23和柱24(或者柱21和柱22)在平板1上的投影之间的柱距为a，纵向(即图1中的上下方向)柱距为b，即柱21和柱23(或者柱22和柱24)在平板1上的投影之间的柱距为b，a/b＝1，a＝10m，b＝10m。
在本发明中，支座既可以是承台或天然基础，也可以是托板或柱帽，具体视建筑施工场所的地基情况而定。其中，承台可以是单桩承台或者多桩承台，且当该地下室结构的底板部分中设有承台时，在承台下方垫设有一垫层，该垫层的厚度大于或者等于100mm。当支座为天然基础时，支撑桩埋设在天然基础中。当支座为多桩承台时，如图3所示，该多桩承台32下方垫设有一垫层5，支撑桩42、43的顶端穿过该垫层5进入到多桩承台32的内部，从而使支撑桩42、43与多桩承台32共同形成桩基础。当支座为单桩承台时，即为本实施例的情况，如图2所示，此时，单桩承台31下方垫设有一垫层5，支撑桩41的顶端穿过该垫层5伸入到单桩承台31内部，从而使支撑桩41与单桩承台41共同形成桩基础。另外，单桩承台31的厚度大于或者等于平板1的厚度，并且，结合图1和图2所示，作为支座的单桩承台31(单桩承台31即图1中的支座3)在平板1上投影的横向宽度为A，纵向宽度为B，0.2≤A/a≤0.5，0.2≤B/b≤0.5，优选为0.3≤A/a≤0.35，0.3≤B/b≤0.35，例如，当a＝10m，b＝10m时，A＝3m，B＝3m。
可以理解的是，在本发明中，当单桩承台的宽度较小不符合建筑规范要求时，可将单桩承台的宽度扩大，使单桩承台在平板上投影的横向宽度A与相邻柱在平板上投影之间的横向柱距a的比值满足0.2≤A/a≤0.5，使单桩承台在平板上投影的纵向宽度B与相邻柱在平板上投影之间的纵向柱距b的比值满足0.2≤B/b≤0.5。
如图1所示，本实施例中，平板1划分为位于柱21、22、23、24下方的第一平板部分11和位于第一平板部分11之外的第二平板部分12，第一平板部分11和第二平板部分12为厚度相同的矩形板，二者厚度均小于或者等于1m。在本发明中，为了保证平板具有良好的承受荷载的能力，第一平板部分与第二平板部分的横向宽度和纵向宽度接近，使得第一平板部分与第二平板部分的各个侧边均能承受与传递荷载施加的力。以位于柱24下方的第一平板部分11为例，以柱24沿纵向(即图1中上下方向)的中心轴线为中心，向横向(即图1中左右方向)延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的横向宽度范围，以柱24沿横向的中心轴线为中心，向纵向延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的纵向宽度范围。即第一平板部分11的横向宽度为(1/2)×a，该横向宽度为以柱24的纵向中心轴线向左方横向延伸(1/4)×a的距离与向右方横向延伸(1/4)×a的距离之和。第一平板部分11的纵向宽度为(1/2)×a，该纵向宽度为以柱24的横向中心轴线向上方纵向延伸(1/4)×a的距离与向下方纵向延伸(1/4)×a的距离之和。
如图4所示，本实施例中，在第一平板部分11和第二平板部分12的顶面和底面均设有通长钢筋6，且该通长钢筋6在支座中通长。第二平板部分12的顶面和/或底面设有短钢筋7，第一平板部分11的顶面和/或支座的底面也设有短钢筋7，且在支座中的短钢筋7锚固接入到平板1中。可以理解的是，本发明技术通过合理设置通长钢筋和短钢筋的数量和位置来保证地下室结构的底板部分的承载能力，因此，通长钢筋和短钢筋的配筋能满足地下室结构的底板部分所受荷载工况作用下的强度和裂缝要求即可。例如，当地下室结构的底板部分主要受到来自地面向下的重力和压力时，所述第二平板部分的底面和所述第一平板部分的顶面设有短钢筋。当地下室结构的底板部分主要受到来自地下水向上的浮力作用时，所述第二平板部分的顶面和所述支座的底面设置短钢筋。
可以理解的是，在本发明中，柱、支座或桩等组成结构的数量不限于本实施例中的数量，在实际建筑施工中，可以根据地下室结构的底板部分的建筑面积需求设置不同数量的上述柱、支座或支撑桩等结构。
实施例二
本实施例提供一种楼层为6层的建筑，该建筑中设有地下室结构，如图5和图6所示，该地下室结构的底板部分包括平板1和支设在平板1下方的支座3，平板1上方在对应于各个支座的位置处分别设有垂直于平板1的柱2，在各支座下方设有支撑桩41。其中，柱2在平板1上的投影呈矩形阵列分布，横向柱距为a，纵向柱距为b。
具体地，本实施例的柱2包括四条柱21、22、23、24，柱21、22、23、24在平板1上的投影分别位于平板1的左上方、右上方、左下方和右下方，四者形成矩形阵列分布。其中，两相邻柱在平板1上的投影的横向(即图1中的左右方向)柱距为a，即柱23和柱24(或者柱21和柱22)在平板1上的投影之间的柱距为a，纵向(即图1中的上下方向)柱距为b，即柱21和柱23(或者柱22和柱24)在平板1上的投影之间的柱距为b，a/b＝1，a＝10m，b＝10m。
在本实施例中，单桩承台31的宽度较小且该宽度不宜扩大，因此，本实施例的支座设为托板33，单桩承台31则设于托板33下方。其中，单桩承台31下方还垫设有一厚度大于或者等于100mm的垫层5，支撑桩41的顶端穿过该垫层5伸入到单桩承台31内部，从而使支撑桩41与单桩承台31共同形成桩基础。此外，该托板33的厚度大于或者等于平板1的厚度，并且，结合图5和图6所示，作为支座的托板33在平板1上投影的横向宽度为A，纵向宽度为B，0.2≤A/a≤0.5，0.2≤B/b≤0.5，优选为0.3≤A/a≤0.35，0.3≤B/b≤0.35，例如，当a＝10m，b＝10m时，A＝3m，B＝3m。
如图5所示，本实施例中，平板1划分为位于柱21、22、23、24下方的第一平板部分11和位于第一平板部分11之外的第二平板部分12，第一平板部分11和第二平板部分12为厚度相同的矩形板，二者厚度均小于或者等于1m。在本发明中，为了保证平板具有良好的承受荷载的能力，第一平板部分与第二平板部分的横向宽度和纵向宽度接近，使得第一平板部分与第二平板部分的各个侧边均能承受与传递荷载施加的力。以位于柱24下方的第一平板部分11为例，以柱24沿纵向的中心轴线为中心，向横向延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的横向宽度范围，以柱24沿横向的中心轴线为中心，向纵向延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的纵向宽度范围。即，第一平板部分11的横向宽度为(1/2)×a，该横向宽度为以柱24的纵向中心轴线向左方横向延伸(1/4)×a的距离与向右方横向延伸(1/4)×a的距离之和。第一平板部分11的纵向宽度为(1/2)×a，该纵向宽度为以柱24的横向中心轴线向上方纵向延伸(1/4)×a的距离与向下方纵向延伸(1/4)×a的距离之和。
结合图6和图7所示，本实施例中，在第一平板部分11和第二平板部分12的顶面和底面均设有通长钢筋6，且该通长钢筋在托板中通长。第二平板部分12的顶面和/或底面设有短钢筋7，第一平板部分11的顶面和/或托板33的底面也设有短钢筋7，且在托板33中的短钢筋7锚固接入到平板1中。另外，在托板中还设有通长钢筋，用于长短筋搭配，即通过通长钢筋和钢筋的间隔设置，增强托板的承载能力，避免托板弯矩较大处发生结构断裂等情况。可以理解的是，本发明技术通过合理设置通长钢筋和短钢筋的数量和位置来保证地下室结构的底板部分的承载能力，因此，通长钢筋和短钢筋的配筋能满足地下室结构的底板部分所受荷载工况作用下的强度和裂缝要求即可。例如，当地下室结构的底板部分主要受到来自地面向下的重力和压力时，所述第二平板部分的底面和所述第一平板部分的顶面设有短钢筋。当地下室结构的底板部分主要受到来自地下水向上的浮力作用时，所述第二平板部分的顶面和所述第一平板部分的底面设置短钢筋。
可以理解的是，在本发明中，柱、支座或支撑桩等组成结构的数量不限于本实施例中的数量，在实际建筑施工中，可以根据地下室底板的建筑面积需求设置不同数量的上述柱、支座或桩等结构。
实施例三
本实施例提供一种楼层为5层的建筑，该建筑中设有地下室结构，如图8和图9所示，该地下室结构的底板部分包括平板1和支设在平板1下方的支座3，平板1上方在对应于各个支座的位置处分别设有垂直于平板1的柱2，在各支座内部或下方设有支撑桩41。其中，柱2在平板1上的投影呈矩形阵列分布，横向柱距为a，纵向柱距为b。
具体地，本实施例的柱2包括四条柱21、22、23、24，柱21、22、23、24在平板1上的投影分别位于平板1的左上方、右上方、左下方和右下方，四者形成矩形阵列分布。其中，两相邻柱在平板1上的投影的横向(即图1中的左右方向)柱距为a，即柱23和柱24(或者柱21和柱22)在平板1上的投影之间的柱距为a，纵向(即图1中的上下方向)柱距为b，即柱21和柱23(或者柱22和柱24)在平板1上的投影之间的柱距为b，a/b＝1，a＝10m，b＝10m。
在本实施例中，单桩承台31的宽度较小且该宽度不宜扩大，因此，本实施例的支座设为柱帽34，单桩承台31则设于柱帽34下方。其中，如图10(a)所示，该柱帽34由平行于平板1的顶面341和底面342、设于顶面341和底面342之间且倾斜于平板1的周向侧面343构成，如图9所示，该柱帽竖向截面的形状为梯形，在该竖向横截面中，柱帽顶面的横向宽度大于柱帽底面的横向宽度，柱帽顶面与柱帽周向侧面形成的夹角角度小于或者等于30°。可以理解的是，在图10(a)中，该柱帽34为梯形棱台，实际上，该柱帽还可以有多种变形形式，例如图10(b)中的圆台。其中，单桩承台31下方还垫设有一厚度大于或者等于100mm的垫层5，支撑桩41的顶端穿过该垫层5伸入到单桩承台31内部，从而使支撑桩41与单桩承台41共同形成桩基础。另外，该柱帽34的厚度大于或者等于平板1的厚度，并且，结合图8和图9所示，作为支座的柱帽34在平板1上投影的横向宽度为A，纵向宽度为B，0.2≤A/a≤0.5，0.2≤B/b≤0.5，优选为0.3≤A/a≤0.35，0.3≤B/b≤0.35，例如，当a＝10m，b＝10m时，A＝3m，B＝3m。
如图8所示，本实施例中，平板1划分为位于柱21、22、23、24下方的第一平板部分11和位于第一平板部分11之外的第二平板部分12，第一平板部分11和第二平板部分12为厚度相同的矩形板，二者厚度均小于或者等于1m。在本发明中，为了保证平板具有良好的承受荷载的能力，第一平板部分与第二平板部分的横向宽度和纵向宽度接近，使得第一平板部分与第二平板部分的各个侧边均能承受与传递荷载施加的力。以位于柱24下方的第一平板部分11为例，以柱24沿纵向的中心轴线为中心，向横向延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的横向宽度范围，以柱24沿横向的中心轴线为中心，向纵向延伸出(1/4)×a的宽度为该第一平板部分11的纵向宽度范围。即，第一平板部分11的横向宽度为(1/2)×a，该横向宽度为以柱24的纵向中心轴线向左方横向延伸(1/4)×a的距离与向右方横向延伸(1/4)×a的距离之和。第一平板部分11的纵向宽度为(1/2)×a，该纵向宽度为以柱24的横向中心轴线向上方纵向延伸(1/4)×a的距离与向下方纵向延伸(1/4)×a的距离之和。
结合图9和图11所示，本实施例中，在第一平板部分11和第二平板部分12的顶面和底面均设有通长钢筋6，且该通长钢筋6在柱帽34中通长。第二平板部分12的顶面和/或底面设有短钢筋7，第一平板部分11的顶面和/或柱帽34的底面也设有短钢筋7，且在柱帽34中的短钢筋7锚固接入到平板1中。另外，在柱帽34中还设有通长钢筋6，用于长短筋搭配，即通过通长钢筋和钢筋的间隔设置，增强托板的承载能力，避免托板弯矩较大处发生结构断裂等情况。可以理解的是，本发明技术通过合理设置通长钢筋和短钢筋的数量和位置来保证地下室结构的底板部分的承载能力，因此，通长钢筋和短钢筋的配筋能满足地下室结构的底板部分所受荷载工况作用下的强度和裂缝要求即可。例如，当地下室结构的底板部分主要受到来自地面向下的重力和压力时，第二平板部分的底面和第一平板部分的顶面设有短钢筋。当地下室结构的底板部分主要受到来自地下水向上的浮力作用时，第二平板部分的顶面和第一平板部分的底面设置短钢筋。
可以理解的是，在本发明中，柱、支座或桩等组成结构的数量不限于本实施例中的数量，在实际建筑施工中，可以根据地下室底板的建筑面积需求设置不同数量的上述柱、支座或桩等结构。