1、探討建筑地下室結構設計    摘 要： 在高層建筑設計中， 地下室結構設計十日顯重要?，F(xiàn)簡要論述地下室結構設計中經常遇到的幾個問題， 與同行共同探討。關健詞：地下室； 結構設計；方案 由于地下室的位置較為特殊，地下室是否與上部結構一起計算對于計算結果影響較大； 其底板經常同時作為結構的基礎， 需要考慮地基的反作用力； 頂板作為人防工程的重要部位， 需要組合核爆炸力的等效靜荷載； 側墻則需考慮側向的土、 水的水平作用組合。 總之， 地下室的結構設計可按整體設計和構件的單獨設計分別進行。下面對幾個問題進行闡述。1 地下室結構平面設計 在高層建筑的地下室結構設

2、計時， 需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、 設備用房及管道、 坑道梢脈、 通風、 采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過側十規(guī)定的長度時， 需要與結構專業(yè)配合， 確定是否設置變形縫， 通常應盡可能少設或不設變形縫， 因為設置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復雜。2 地下室頂板的結構設計 地下室頂板是高層建筑上部結構的一個水平約束支座，其剛度越大。對上部結構的約束作用越好。 因此， 地下室頂板厚度不能太薄，一般取160mm。人防地下室頂板厚度還要滿足人防要求。3 地下室外墻的結構設計 地下室的外墻是結構設計的重點， 應按水、 土壓力驗算，在設計時應注意以下要求:3.1 荷載。地下室外墻所承

3、受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結構的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括地面荷載、 側向土壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設計中， 豎向荷載及風荷載或地震作用產生的內力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用， 僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋。3.2 靜止土壓力系數。靜止土壓宜由試驗確定， 當不具備試驗條件時， 砂土可取 0.34-0.45,粘性土可取 0.5-0.7。3.3 地下室外墻的配筋去蹲。 實際設計時， 在外墻的配筋計算中，對于帶扶壁柱的外墻， 不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算， 而是均按雙向板計算配筋；扶

4、壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋， 不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。 根據外墻與扶壁柱變形協(xié)調的原理， 這種設計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、 扶壁柱配筋偏少,外墻的水平分布筋則有富余量。因此， 在計算地下室外墻的配筋時， 對于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊， 如高層建穿矽陋柱之間， 按雙向板釗算配筋為宜， 其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋。對豎向荷載較小的外墻扶壁樁， 其內外側主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋應根據扶壁柱截面尺寸的大小， 適當地配以外側附加短水平負筋加強，外墻轉角處也應適當加強。地下室外墻計算時底部為固

5、定支座(即底板作為外墻的嵌固端)，側壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩相等，底板的抗彎能力應不小于側壁的抗彎能力， 其厚度應與配筋量相匹配。 這種情況在地下車道中最為典型， 車道側壁為懸臂構件， 底板的抗彎能力應不小于側壁底部的抗彎能力。 4 地下室抗浮、 抗?jié)B及控制措施 地下水位及其變幅是地下室抗浮設計的重要依據。實際在地下室抗浮設計時僅考慮正常使用的極限狀態(tài)，而對施工過程和洪水期重視不足， 因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞。另外，在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建筑， 由于地下室的面積較大、 形狀又不規(guī)則， 且地下室上方的局部沒有建筑， 此類抗浮問題相對比較難以處

6、理， 須作細致分析后再進行處理。 地下室結構設計除應滿足受力要求外， 抗?jié)B也是其中一個重點。由于鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作， 要達到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施:(1)補償收縮混凝土。在混凝土中摻人微膨脹劑， 以餛凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫。(2)膨脹帶?；炷林信蛎泟┑呐蛎涀冃尾粫耆a償混凝土的早期收縮變形，而設置補償收縮混凝土帶可以實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工。 (3)后澆帶。 后澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛應用。 (4)提高鋼筋混凝土的抗拉能力。 混凝土應考慮增加抗變形鋼

7、筋， 如側壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用； 側壁受底板和頂板的約束， 混凝土脹縮不一致， 可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力。 當然，在采取以上措施時， 同時要注意混凝土的養(yǎng)護。 5 地下室抗震設計 若地下室設計不當，對其整體的抗震性能會產生較大的影響。對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度，才能不計算其層數， 總高度才能從室外地面算起。 地下室的墻柱與上部結構的墻相立統(tǒng)一。對地下室頂板室內外板面標高變化處， 當標高變化超過梁高范圍時則形成錯層， 應采取一定的措施進行處理， 否則不應作為上部結構的嵌固高粒。 6 地下室保護層和墊層厚度 按 地下工程防水技術規(guī)范 (GB50

8、108-2001)要求， 地下工程防水混凝土底板混凝土墊層不應小于 C15， 厚度不應小于 100mm， 軟弱土層中厚度不應小于 150mm。防水混凝土結構厚度不應小于250mm。地下工程防水混凝土迎水面鋼筋保護層厚度不應小于5Omm。工程實踐表明， 若結構厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值，經常會出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象， 因此， 修訂以后的規(guī)范對限值作了相應的提高，在實際施工時應引起注意。 7 地下室結構超長與不均勻沉降問題 7.1 地下室結構超長問題存在的普遍性可酥從以下幾個項目中略見一斑:地下結構雖然受溫度變化的影響較地上結構小， 但周邊的約束作用較強， 結構超長問題的重要性仍然不容忽視。

9、目前比較成熟的做法有以下幾種:設置伸縮后澆帶。地下結構一般在結構長40-60m 時宜設置一道伸縮后澆帶，普通的伸縮后澆帶寬度約為800-1000mm。當地下結構的超長問題不是特別突出時，為了簡化施工工藝， 也可以采取不設置伸縮后澆帶， 采取減少溫度或收縮應力措施， 或者兩種以上的主要措施并用的方法。 7.2 不均勻沉降問題對于大底盤高層建筑群而言是一個必須面對而且必須得到很好解決的問題，除非該建筑群直接坐落在堅硬的巖石地基上。 高層主樓和低層裙房由于荷載差異很大，兩者的不均勻沉降是肯定存在的， 設計中應根據工程的具體情況、場地地下水、 巖土的物理力學性質、 預估(包括采用合適的計算方法或經驗)

10、不設沉降縫時兩者的差異沉降和經濟性， 綜合分析比較， 確定采用什么方案和處理措施。常用的方案有以下幾種: 方案一， 采用大底盤變厚度筏基， 沉降后澆帶設在距主樓邊柱的第一跨或第二跨內；位置設在與主樓相鄰的第二跨的 1/3 跨間處時，可以充分利用裙房基礎來擴散主樓的荷載， 降低主樓的基底壓力和減小主樓的絕對沉降值； 當主樓下持力層為較好的砂卵石層或經過處理，底板變厚度的位置也可設在與主樓相鄰的第一跨的 1/3 跨間處； 方案二， 高層采用整體筏基； 低層裙房采用獨立基礎或加防水板或交叉地基梁；方案三，對高層主樓下地基進行地基處理(采用復合地基)， 低層裙房下采用天然地基， 而控制兩者的差異沉降在

11、設計允許范圍內； 方案四，對高層主樓和低層裙房均采用樁基，通過調整兩者樁徑、 樁長等來控制兩者的差異沉降在設計允許范圍內；方案五，在高層主樓和低層裙房之間設置沉降后澆帶， 待兩部分沉降差符合設計要求， 再澆筑后澆帶。 上述處理措施可采用其中的一種， 也可采用兩種或多種。8 結束語 地下建筑設計是一個復雜的過程。作為設計者設計時既要滿足功能要求、 安全可靠、 經濟合理， 又要滿足地下室結構這一特殊要求，多方面考慮， 以保證其正常使用。