本文選題：建筑工程 + 地下室　

 摘要：隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，建筑業(yè)也進入新一輪穩(wěn)步的發(fā)展階段；由于城市土地資源供給日益緊張，人們對地下空間的需要不斷增長，地下工程在整個建設項目中所占的比重越來越大，致使裙房的地盤面積在不斷增加，如何解決好地下室結(jié)構(gòu)設計中存在的地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結(jié)構(gòu)無縫設計引起的裂縫問題，是我們技術人員面臨巨大的挑戰(zhàn)，已成為當前工程界迫切需要解決的重大技術問題。文章分析了地下室結(jié)構(gòu)設計中的難點問題，并針對性提出了優(yōu)化設計的方案。 

　　關鍵詞：建筑工程;地下室;結(jié)構(gòu)設計 

　　中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號： 　 

　　一、引言 

　　目前城市土地資源日益緊缺，建筑及城市交通有逐漸向地下發(fā)展的趨勢。然而，建筑由于其功能和結(jié)構(gòu)本身的需要，大多設置了地下室。隨著建筑層數(shù)的日益增高，地下結(jié)構(gòu)已向多層發(fā)展，其結(jié)構(gòu)設計、施工及防水等日益成為建筑工程界關注的熱點。由于地下室工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復雜，也容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，因而對設計和施工有一定的特殊要求。 

　　地下室工程涉及的專業(yè)極為復雜，在建筑的地下室結(jié)構(gòu)設計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業(yè)的配合。對于具有大底盤地下室的高層建筑群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經(jīng)常會有抗浮不滿足要求的問題。而且由于實際地下室抗浮設計中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和洪水期重視不足，因而也會造成施工過程中由于抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞，加上地下室防水工程是一項系統(tǒng)性工程，涉及設計、施工、材料選擇等諸多方面因素，因此造成了地下室結(jié)構(gòu)設計難點繁多，一般包括結(jié)構(gòu)平面設計、抗震設計、地下室抗浮、抗?jié)B設計、外墻結(jié)構(gòu)設計。 

　　二、結(jié)構(gòu)平面設計 

　　在高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過設計規(guī)定長度時，需要與結(jié)構(gòu)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。設計人員可以通過設置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式，達到不設縫的目的。若地下室過長依靠設置后澆帶的方法難以解決，設計人員應合理地調(diào)整平面將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補救。在結(jié)構(gòu)設計時應合理地設置采光通風井，若高層建筑采光通風井位置設計不當，例如在側(cè)壁外作附加通長采光井，而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接，會造成地下室保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風力作用傳至側(cè)壁及地面，不能滿足高層建筑的埋深要求。 

　　三、外墻結(jié)構(gòu)設計 

　　1、基礎設計 

　　在進行地下室基礎設計之前一定要做好工程地質(zhì)的勘查工作，基礎設計可以采用預應力管樁基礎，為了能夠滿足沉降的要求，要加強巖層的承載能力，所以基于這一個要求，持力層應該要采用強風化巖和中風化巖層。 

　　2、頂板設計 

　　如果有的地下室頂板有設置園林景觀的，覆土的厚度一定要建立在充分考慮設備管線高度和保護土層的基礎上，經(jīng)過全面的考慮才對頂板上園林景觀覆土厚度和部分室內(nèi)的覆土。 

　　主樓室內(nèi)個別地下室頂板的承載力應該在施工階段進行驗算，所以在樓板荷載力計算的時候應該要充分考慮施工荷載，適宜制定為5kN/m2。 

　　具體的地下室頂板園林景觀荷載條件除了覆土的重量，還需要結(jié)合道路和部分附屬設施產(chǎn)生的荷載。 

　　另外有的地下室首層是人防地下室，針對這一個特點，，人防的地下室還要額外考慮爆動荷載的因素，人防地下室的爆動荷載比消防車作用板面的等效荷載還要大，因此為了達到荷載的要求，人防地下室的荷載考慮一定要與六級人防頂板荷載有等效的荷載效果。 

　　3、側(cè)壁設計 

　　影響地下室側(cè)壁設計的因素有很多，例如結(jié)構(gòu)自重、地面堆載及活載、防核爆等效靜荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力等各種因素。 

　　地下室的側(cè)壁由于情況比較特殊,會受到各種不同方向荷載的共同作用,受力情況比較復雜的情況下應該要對地下室側(cè)壁設計進行科學合理的簡化。所以地下室側(cè)壁的設計具體要求是，與土壤產(chǎn)生接觸的側(cè)壁混凝土保護層厚度要達到40 毫米，地下室側(cè)壁的水平鋼筋配置要在外側(cè)，而豎向的鋼筋配置就應該在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。 

　　但是出于對側(cè)壁設計成本的控制，在滿足側(cè)壁荷載要求的基礎上混凝土的強度也不適宜設置得過高，這樣可以減小混凝土的收縮應力。 

　　并且從防止地下室混凝土發(fā)生開裂的情況，在進行地下室設計的時候還應該相應的設置多道的后澆帶 

　　4、底板設計地下室底板的 

　　設計工作主要是以防滲和抗浮計算為主。地下室底板所處土層為淤泥及淤泥質(zhì)土，承載力雖然比較低但是不能低于持力層，故地下室底板設計要按倒樓蓋設計，采用無梁樓蓋的方法計算，經(jīng)計算地下室底板厚度要達到60毫米。 

　　在底板的設置上，一定要注意鋼筋配置的合理性。如果在底板上保持同一方向的鋼筋，一定要確保處于同一標高上面，但是不同方向的鋼筋并不需要放在同一個基礎面上，要過多不同方向的鋼筋處在同一個基礎面上，很容易會造成鋼筋保護層過大，導致底板窩頂情況的出現(xiàn)。 

　　最后需要注意的是進行地下室的抗浮驗算。在地下室的施工設計中應該要對地下室進行水壓的檢驗，測試其是否超過地下室部分的恒載。在驗算過程中選取的各種系數(shù)，恒載分項系數(shù)應該為0.9，水的分項系數(shù)應該為1.0。如果驗算出來的結(jié)果不能夠滿足地下室抗浮的需要，可以采用抗撥樁來抵抗地下室水的浮力。 

　　四、抗震設計 

　　一般來講地下室抗震設計中較為常見的問題為：多層建筑中半地下室埋深不夠，房屋層數(shù)包括半地下室層已達8層，層數(shù)和總高度超過要求，違反GB50011- 2001第7.1.2條。地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，地下室一層抗震等級定為三級，而上部結(jié)構(gòu)為二級，按GB50011- 2001第6.1.3條地下室也應為二級。若地下室設計不當，對其整體的抗震性能會產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)施工圖審查要點，一般來講，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(shù)，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結(jié)構(gòu)的墻柱應協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對地下室頂板室內(nèi)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(jié)構(gòu)的部位。相關規(guī)范明確規(guī)定，作為上部結(jié)構(gòu)部位的地下室樓層的頂樓，蓋應采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結(jié)構(gòu)的部位。結(jié)構(gòu)計算應向下計算至滿足要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區(qū)層數(shù)應從地面往上計算，并應包括地下層。 

　　五、地下室抗浮、抗?jié)B設計 

　　地下水位及其變幅是地下室抗浮設計的重要依據(jù)。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，此類抗浮問題相對難以處理，須作細致分析后再進行處理。地下室結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。在混凝土中摻微膨脹劑，以混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。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補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)混凝士連續(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�；炷翍紤]增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用；側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設置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。 

　　六、結(jié)語 

　　高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計顯然是一個復雜的過程，但是，只要把握設計要點，抓住設計重點，以合理的設計為前提，進行全面考慮，使建筑地下室結(jié)構(gòu)設計工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟作用和社會效益、戰(zhàn)略效益。