地下室設(shè)計中的常見問題及對策措施

丁洪輝

【摘要】將高層建筑的設(shè)備用房、地下消防水池和汽車停車位等設(shè)在地下室，既能充分發(fā)揮地下室作用，又能滿足基礎(chǔ)埋深的要求。本文探討了地下室設(shè)計中的常見問題，并提出了相應(yīng)的對策措施。

【關(guān)鍵詞】地下室；設(shè)計；問題：對策措施

【中圖分類號】TU9 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0253-01

高層建筑是社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活需要的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則為高層建筑的發(fā)展提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程錯綜復(fù)雜我們應(yīng)以遵循安全、適用和合理的原則，及合理的設(shè)計為前提，進(jìn)行全面考慮，把問題減小至最低或消除，以使建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟(jì)作用和社會效益、戰(zhàn)備效益，最后達(dá)成設(shè)計要求。

一、地下室結(jié)構(gòu)抗震要求

當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。地下室中無上部結(jié)構(gòu)部分，可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。地下室頂板室內(nèi)外板面標(biāo)高變化處，當(dāng)標(biāo)高變化超過梁高范圍時則形成錯層，未采取措施不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，規(guī)范明確規(guī)定作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁計算應(yīng)往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板。某地下車庫頂板作為震抗等級為二級上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下室等級也應(yīng)為二級，

通常不注意會將地下室等級取為三級違反GB50011-2010第6.1.3條規(guī)定。

二、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計

地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，在高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過設(shè)計規(guī)定的長度時，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因為設(shè)置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。設(shè)計人員可以通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式，達(dá)到不設(shè)縫的目的。若地下室過長，依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計人員應(yīng)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(shè)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(bǔ)救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若高層建筑采光通風(fēng)井位置設(shè)計不當(dāng)，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(fēng)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、地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

地下室的外墻是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，應(yīng)按水、土壓力驗算外墻抗裂。在設(shè)計時應(yīng)注意以下要求：

第一、荷載。地下室外墻所承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(jié)構(gòu)的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括室外地面活載、側(cè)向土壓力、地下水側(cè)向壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設(shè)計中，豎向荷載及風(fēng)荷載或地震作用產(chǎn)生的內(nèi)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(chǎn)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。

第二、地下室外墻截面設(shè)計時，土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗確定。當(dāng)不具備試驗條件時，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩(wěn)定的水壓力按永久荷載考慮，分項系數(shù)可取1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項系數(shù)宜取13。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時取1.2，有利時取1.0；抗爆等效靜荷載分項系數(shù)取1.0。

第三、地下室外墻的配筋計算。實際設(shè)計時，配筋的計算，對于帶扶壁柱的外墻，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進(jìn)行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進(jìn)行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)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。

第四、地下室底板標(biāo)高的設(shè)計。地下室底板標(biāo)高變化處僅設(shè)1根梁，梁寬甚至小于底板的厚度，梁內(nèi)僅靠兩側(cè)箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置（如樓梯問）外墻頂部無樓板支撐，計算模型和配筋構(gòu)造均應(yīng)與實際相符。

四、地下室防水設(shè)計

地下室防水設(shè)計是一項十分重要的工作，甚至是決定地下室設(shè)計成敗的關(guān)鍵。在防水設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、使用要求和重要性等合理確定防水等級，根據(jù)防水等級確定防水層數(shù)。無論防水等級為幾級，地下室混凝土都應(yīng)采用結(jié)構(gòu)自防水混凝土，防水混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)根據(jù)水頭高度與混凝土壁的厚度比確定，不得人為地自行降低。根據(jù)防水等級的要求，建筑的地下室僅設(shè)l道防水混凝土是不能滿足要求的，一般應(yīng)做卷材防水。在選用防水卷材時，應(yīng)考慮到地下室環(huán)境惡劣、無法更換的特點，盡量選用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底側(cè)應(yīng)能閉合，尤其應(yīng)重視節(jié)點設(shè)計如樁頭、承臺和積水坑等處，若構(gòu)造設(shè)計不當(dāng)勢必會形成漏底之舟，失去卷材防水的意義。另外，為了防止少量滲水，便于地下室車道處積水的排放，地下室應(yīng)設(shè)排水明溝和積水坑。

五、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(shè)計的重要依據(jù)。實際在地下室抗浮設(shè)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皎難以處理，須作細(xì)致分析后再進(jìn)行處理。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計除應(yīng)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(dá)到抗?jié)B目的，—般可采取以下措施：

1、補(bǔ)償收縮混凝土。在混凝土中摻入微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)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。疆凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補(bǔ)償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補(bǔ)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(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。

4、提高鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)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(shè)置一道水平暗粱抵抗拉力。當(dāng)然，在采取以上措施時，同時要注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。

以上的幾類問題均是筆者在前人總結(jié)的經(jīng)驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的實際工程實踐，列出以供參考，歡迎補(bǔ)充指正。