地下結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)探討

李春燕　馬一鳴

【摘 要】為了符合目前國家的政策，許多房屋都要設(shè)置地下室，不過在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗浮驗(yàn)算設(shè)計(jì)，現(xiàn)行國家主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。每人有不同的想法和思路，最終引來不一樣結(jié)果。由于地下室成本占整個(gè)房屋建筑成本比率較大，因此如何正確把握地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造很重要，作者結(jié)合國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)，提出地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)基本思路和方法，以便正確快速進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)的確定，減少浪費(fèi)，節(jié)約地下室投資。通過本文，在以后的地下室工程的設(shè)計(jì)過程中，可以引導(dǎo)他人能正確，快速進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)確定。

【關(guān)鍵詞】地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)造設(shè)計(jì)

目前情況下，地下室設(shè)置比較普遍，許多房屋都要設(shè)置地下室，不過在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗浮驗(yàn)算設(shè)計(jì)，現(xiàn)行國家主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。作者結(jié)合國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)，提出地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)與抗浮設(shè)計(jì)過程的想法，供設(shè)計(jì)人員探討、參考。

1.地下室設(shè)計(jì)中有關(guān)規(guī)范的選用

在地下室設(shè)計(jì)計(jì)算過程中選用的現(xiàn)行規(guī)范有：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》，《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（2006年版）等。

2.地下室的各種荷載選取

2.1地下室頂部

（1）上部覆土：根據(jù)地下室頂板上部的實(shí)際覆土情況進(jìn)行計(jì)算。

（2）消防車道：雙向樓蓋（板跨不小于6m×6m），無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6m×6m）按20KN/m2計(jì)算。單向樓蓋（板跨不小于2m），按35KN/m2計(jì)算。

（3）活荷載：按5KN/m2取值。

（4）水荷載：根據(jù)地下室頂板上部的實(shí)際水位情況進(jìn)行計(jì)算。

2.2地下室側(cè)墻荷載

（1）地下室頂板以外以上部分覆土引起的側(cè)向壓力。一般側(cè)壓力系數(shù)取0.5。

（2）地下室側(cè)向土壓力：地下水位（抗浮設(shè)計(jì)水位）以上土側(cè)向壓力。地下水位（抗浮設(shè)計(jì)水位）以下土側(cè)向壓力。

（3）地下室側(cè)向水壓力。

（4）地下室外周邊地面活荷載：10KN/m2。

（5）人防荷載：按《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》取值。

2.3地下室底部荷載

（1）地下室底部水浮力。

（2）地下室底板自重及底板上覆土自重，底板上面層自重。

3.地下室的各種計(jì)算系數(shù)選取

（1）防水混凝土等級：按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》

（2）防水混凝土結(jié)構(gòu)底板的混凝土墊層強(qiáng)度等級不應(yīng)小于C15，厚度不應(yīng)小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。

（3）防水混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm。

（4）裂縫寬度不得大于0.2mm。

（5）鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的耐久性和工程環(huán)境選用，迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。

（6）《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：承重鋼筋混凝土外墻的最小厚度為200mm。

（7）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定當(dāng)對地下室墻體采取可靠的建筑防水做法或防護(hù)措施時(shí)，與土層接觸一側(cè)鋼筋的保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少，但不應(yīng)小于25mm。保護(hù)層厚度大于50mm時(shí)采用鋼筋網(wǎng)片保護(hù)。在設(shè)計(jì)中一般情況下與土接觸的保護(hù)層選用為40mm并做好建筑防水面層。這樣既滿足了《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，又滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。

（8）混凝土等級：《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20。一般情況下，混凝土強(qiáng)度等級宜低不宜高，常用C30，當(dāng)?shù)叵率彝鈮τ猩喜拷Y(jié)構(gòu)的承重柱，混凝土強(qiáng)度等級較高，此時(shí)進(jìn)行局部受壓驗(yàn)算。滿足局部受壓要求。

（9）各種力的分項(xiàng)系數(shù)：（豎向受力從上往下時(shí)）。

恒載：對結(jié)構(gòu)不利時(shí)按1.2（對由永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)取1.35），對結(jié)構(gòu)有利時(shí)按1.0。

活載：對結(jié)構(gòu)不利時(shí)按1.4，對結(jié)構(gòu)有利時(shí)按0.0。

地下水壓力：水位不急劇變化的水壓力按永久荷載考慮，水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮。

土壓力：土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)，當(dāng)考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)取1.2，當(dāng)考慮由永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35.側(cè)墻土壓力宜取靜止土壓力。

4.裂縫控制

（1）地下室側(cè)墻：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm（通風(fēng)良好）。

（2）地下室底板梁板：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm。

（3）地下室頂板梁板：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm。

但設(shè)計(jì)時(shí)底板梁板，頂板梁板采用0.25mm控制裂縫。

5.地下室各種材料

（1）水泥品種宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。

（2）宜選用堅(jiān)固耐久、粒形良好的潔凈石子，最大粒徑不宜大于40mm，泵送時(shí)其最大粒徑不應(yīng)大于輸送管徑的1/4，吸水率不應(yīng)大于1.5%，不得使用堿活性骨料，石子符合國家現(xiàn)行規(guī)定。

（3）砂宜選用堅(jiān)硬、抗風(fēng)化性強(qiáng)潔凈的中粗砂，不宜使用海砂，砂質(zhì)量符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

（4）防水混凝土中各類材料總堿量（Na2O量）不得大于3kg/m3，氯離子含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.1%。

6.地下室計(jì)算

作者建議：北方缺水地區(qū)參考北京規(guī)定，南方富水地區(qū)參考廣東規(guī)定。

6.1地下室頂板計(jì)算

地下室頂板：結(jié)構(gòu)可分為梁板式或柱板式結(jié)構(gòu)，可用PKPM建模，按SATWE進(jìn)行計(jì)算。

6.2地下室側(cè)墻

一般情況下，把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(diǎn)，按單向板（單跨、兩跨或多跨）計(jì)算，頂板處按鉸支座，樓層處為連續(xù)梁鉸支?；A(chǔ)底板處按固端（當(dāng)基礎(chǔ)底板厚度小于側(cè)墻板時(shí)按鉸支座）。地下室底板：結(jié)構(gòu)可分為筏板式或抗水板式結(jié)構(gòu)，按PKPM中的JCCAD進(jìn)行計(jì)算，或按倒樓蓋進(jìn)行PKPM建模，按SATWE進(jìn)行計(jì)算。

7.構(gòu)造設(shè)計(jì)

7.1后澆帶

地下室長度超過40m時(shí)，宜每隔20-30m設(shè)置后澆帶一道，其寬度一般不小于800mm，后澆帶位置宜在距柱或距墻的中部1/3范圍內(nèi)。后澆帶混凝土強(qiáng)度提高一級，采用微膨脹砼，時(shí)間不得小于后澆帶兩側(cè)砼澆灌完畢后1個(gè)月。后澆帶防水構(gòu)造見《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》P47頁。

7.2變形縫

變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于300mm。

變形縫最大允許沉降差值不應(yīng)大于30mm。

變形縫寬宜為20-30mm。

7.3樁頭防水設(shè)計(jì)

樁頭防水構(gòu)造見《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》P54頁。

8.結(jié)語

在地下室各種荷載選用中，一定要以建成后的現(xiàn)場實(shí)際情況為依據(jù)，滿足各種受力情況。在地下室各種計(jì)算系數(shù)的選用中，一定要符合現(xiàn)場的實(shí)際情況，分析對結(jié)構(gòu)有利還是不利來確定系數(shù)值。對地下室的裂縫控制，要從建成后實(shí)際情況來確定裂縫寬度。選用地下室材料時(shí)，各種材料一定要滿足現(xiàn)行國家規(guī)范。對地下室的抗浮驗(yàn)算中，要分南方北方地區(qū)的實(shí)際地下水位情況，來定抗浮系數(shù)。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中要明確簡化結(jié)構(gòu)模型的方法。在地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)中，超長結(jié)構(gòu)要設(shè)置后澆帶，變形縫，要明確墻板鋼筋布置方法，鋼筋搭接位置?？傊?，地下室設(shè)計(jì)過程中，首先選用各種荷載，各種系數(shù)正確無誤，其次要有正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法及正確構(gòu)造設(shè)計(jì)。這樣才能保證地下結(jié)構(gòu)的安全，經(jīng)濟(jì)，適用。

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