論地下室結構設計中常見問題

【摘 要】 論文針對地下室在結構設計和施工中經常遇到的一些問題進行分析，分別從地下室室埋深、層高的取值、抗浮問題、外墻設計和頂板問題等不同的方面給出了合理化的建議。

【關鍵詞】 地下室，結構設計，常見問題

1 引言

由于土地資源的緊缺，在現(xiàn)代城市建設中，建筑和交通向地下轉移的趨勢越來越明顯，所以，對于地下室在功能和結構上的研究和設計也顯得越來越重要。同時，隨著城市建筑的高度不斷增長，地下室的結構也相應地向多層和深度發(fā)展，這對于地下室的設計、施工和防震、防水等各方面提出了更高的要求，成為建筑行業(yè)普遍關注的重要內容和熱點。

一般說來，地下室是相對于大底盤的高層建筑的地下部分而言的，由于地下室的建設和施工是在地下作業(yè)，環(huán)境較為特殊，涉及到的施工類型多、工序復雜，是一項具有高度系統(tǒng)性的工程，涉及到結構設計、工程施工、選擇材料等等各個方面的因素，在質量上出現(xiàn)問題的可能性很大?，F(xiàn)把在地下室結構設計中容易出現(xiàn)的問題分別介紹如下。

2 地下室的埋置深度

高層建筑設置地下室對建筑物結構的益處很多。首先可以利用土的側壓力減小結構的滑移和傾覆，有利于上部結構的整體穩(wěn)定性；其次可以減小土的重量，減少地基的附加壓力和沉降；再由于基礎具有一定的埋置深度，還可以減小地震作用對上部建筑的影響。地下室在具有足夠的剛度、承載力和整體性的條件下，可作為基礎結構的一部分。高層建筑基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性的要求。位于巖石地基上的高層建筑，其埋深應滿足抗滑的要求。建議同一結構單元應全部設置地下室，并應當有相同的埋深?；A的埋置深度為建筑物室外地面至基礎底面的距離，可按以下要求進行估算：

（1） 一般天然地基，不宜小于建筑物的高度的1/ 15 ，并大于3 m；

（2） 巖石地基可不考慮埋深的要求，但應驗算傾覆和滑移；

（3） 樁基礎不宜小于建筑物高度的1/ 18。

3 地下室合理層高的取值

當一座建筑的方案和結構設計確定下來后，一般就不應再做大幅度的改動和調整，只有樓層高度還是可以適當進行調整。對于地下室來說，其層高對整體的影響非常重要，這些影響主要體現(xiàn)在土方的開挖、降水方面的要求、基坑的支護、施工完成的工期、地下室的抗浮水位要求等等不同的方面。在設計中，設計人員往往會把層高設計得較低。因為層高是從結構層的最低點的基礎上，考慮設備的凈空要求和建筑本身的凈空要求加以確定的，所以，在設計過程中，采用提高其頂板的結構最低點，常常被看成是減小其凈高的有效方法之一。

具體地說，這種處理是：頂板和樓板一般采用寬扁型的梁、無梁的樓蓋或者使用預應力式的空心樓板。例如，在某工程中，當地下室的跨度最大值是9.6米時，人防等級就為核6級，如果使用普通的梁板，梁高的要求是1.2米；如果使用寬扁形式的梁結構，梁的高要只有0.8米；而在改為預應力的空心樓板后，只要有暗梁就行，這時梁高和板厚只有0.5米。由此可見，地下室的凈高受頂板結構形式的影響是非常大的。

另外，如果能在設計中合理設置柱網，對地下建筑進行恰當、合理的調整，也可以明顯減小地下室的凈高?，F(xiàn)在的地下結構，一般是用來作為停車場，所以，建議在設計時要根據結構柱網的形式，對車位以及行車道進行調整。這同時也對減小地下室在造價和成本方面也有很大的效果。這一點卻往往被設計人員所忽略。

4 地下室抗浮設計

4.1 抗浮水位的確定

地下室抗浮水位是一個十分復雜的問題，地質場地土層差異性，場地土內地下水復雜多變性，給地下室抗浮水位的確定帶來了較大困難，然而抗浮水位又是地下室抗浮設計中一個決定性的參數。

如何做到既安全又合理的確定其抗浮水位？勘察、設計人員應遵照《巖

土工程勘察規(guī)范》及《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》的相關規(guī)定進行勘察和分析。其中，根據《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》第8.6.2 條，場地地下水抗浮設防水位的綜合確定宜符合下列規(guī)定：

1） 當有長期水位觀測資料時，場地抗浮設防水位可用實測最高水位，無長期水位觀察資料時，應按勘察期間實測最高水位并結合場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

2） 場地有承壓水且與潛水有水力聯(lián)系時，應實測承壓水位并考慮其對抗浮設防水位的影響；

3） 只考慮施工期間的抗浮設防時，抗浮設防水位可按一個水文年的最高水位確定。此外，設計人員對于下列一些特殊情況還應進行必要的分析和論證：一是地下水賦存條件復雜、變化幅度大、區(qū)域性補給和排泄條件可能有較大改變或工程需要時，應進行專門論證；二是對于斜坡地段的地下室或可能產生明顯水頭差的場地上的地下室進行抗浮設計時，應考慮地下水滲流在地下室底板產生的非均布荷載對地下室結構的影響，不要籠統(tǒng)的采用勘察報告所提供的遠高于室外地坪的地下室抗浮水位來進行設計。水是往低處流的，若建筑物一側或多側是敞開的，水浮力不可能高出室外地坪；三是在有水頭壓差的江、河岸邊，且存在濾水層，應按設計基準期的最高洪水位來確定其抗浮水位；四是對于雨水豐富的南方地區(qū)，尤其應注意因地面標高發(fā)生變化后對原勘察報告抗浮水位的修正，防止產生地表水聚集效應對地下室的破壞。

4.2 解決地下室抗浮問題的方法

4.2.1 地下室整體抗浮

為防止地下室整體上浮我們通常采用兩類做法，一是利用建筑的自重（包括結構及建筑裝修、上部覆土等，不含樓面活荷載）平衡地下室水的總浮力，當不能平衡時，再就是采用錨樁或錨桿等來抵抗地下水的浮力。無論是增加自重還是增設錨桿的做法，都必須進行整體抗浮驗算，保證抗浮力（自重+抗拉力）大于水的總浮力。

4.2.2 地下室局部抗浮

地下室局部抗浮主要是對梁板墻柱結構構件的在水浮力作用下的強度驗算、變形驗算和裂縫驗算。對不滿足區(qū)域應該采取增加板厚，增大配筋或增設抗浮錨桿等措施。

5 地下室外墻問題

對于地下室外墻，一般計算時將底部作為固定支座（就是說，把底板看成是外墻的固定端），各個方向的側壁底部的彎矩和相鄰底板的彎矩基本相同，同時要求底板的抗彎應力不能小于側壁上的抗彎應力，盡量使厚度與配筋的量相匹配一致，這在地下車道的設計中最為突出，因為車道的側壁都是懸臂構件，一般要求其底板抗彎能力要大于側壁的底部。

對于在地面層上開洞的部位，比如樓梯間等，其外墻的頂部沒有樓板的支撐，無論是在計算模型中，還是在配筋構造時都應該和實際的條件相符合。當車道非常接近地下室的外墻時，車道的底板實際處于外墻的中部，在車道底板上會存在水平集中力的作用，就要特別注意外墻的承受能力。這也是在外墻設計經常被忽略的內容。

6 地下室頂板的設計

頂板的厚度不僅對于承受垂直荷載很重要，對于承受側向荷載也非常重要。其平面內的變形將影響樓層地震作用在各抗側力構件之間的分配。另外應避免或減少在頂板開洞，當避免不了時，應減小洞口面積，并對洞口周邊從構造上加強，以防止剛度突變或強度降低的不利影響。《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》規(guī)定，當地下室的頂板作為上部結構嵌固端時，應采用梁板體系，樓板厚度不宜小于180 mm ，不宜有較大洞口，混凝土強度等級不宜地于C30 ，應采用雙層雙向配筋，每層每個方向的配筋率不宜小于0. 25 %。當地下室的頂板不作為上部結構嵌固端時，樓板厚度不宜小于160 mm。

參考文獻

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