對地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需注意的問題分析

史文武

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)如今無論是高層住宅還是高層公共建筑，通常都建造地下室。由于地下室相對上部結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，在地下室的設(shè)計(jì)中經(jīng)常會暴露出一些問題。本文作者對地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 關(guān)于荷載需注意問題

（1）對于消防車道和消防登高面處，消防車荷載未折減的問題：

在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，會見到部分設(shè)計(jì)人員為了省事，對雙向板的消防車荷載，不論計(jì)算地下室頂板配筋還是計(jì)算頂板的梁和柱配筋，都一概取20kn/m3。但根據(jù)現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》gb 50009--2012的規(guī)定，在設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，消防車活荷載標(biāo)準(zhǔn)值在應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)。對雙向板樓蓋的梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)取折減系數(shù)0.8。也就是說，在設(shè)計(jì)梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，在板跨不小于6m×6m的情況下，消防車活荷載應(yīng)取20*0.8=16 kn/m2。也就是說，在計(jì)算時(shí)，要算2遍。第一遍算板，消防車活載取20kn/m2；第二遍算梁、墻、柱及基礎(chǔ)，消防車活載取16kn/m2；

同理，對于地下室頂板為單向板的結(jié)構(gòu)，消防車活荷載在計(jì)算時(shí)應(yīng)算3遍。第一遍算板，消防車活載取35kn/m2；第二遍算次梁，消防車活載取35*0.8=28kn/m2；第三遍算主梁、墻、柱及基礎(chǔ)，消防車活載取35*0.6=21kn/m2。

另外，對于地下室頂板上有覆土的，由于覆土對消防車荷載的擴(kuò)散作用，在計(jì)算地下室頂板上的消防車荷載時(shí)還應(yīng)考慮這個(gè)擴(kuò)散作用的有利因素，可查閱相關(guān)的手冊，這里不再贅述。

（2）在計(jì)算抗浮時(shí)，關(guān)于水浮力荷載的取用：

計(jì)算抗浮時(shí)，通常按勘察報(bào)告提供的計(jì)算浮力的地下水位及其變幅來確定。但有一種情況要特別注意。在我國南方降水豐富的地區(qū)，對于填土較厚的場地，一定要根據(jù)建成后的室外地坪來確定最大浮力。由于這種情況，原來的天然地坪較低，建好后的室外地坪較高，最大水頭會隨著填土而向上增大。所以，還是根據(jù)建成后的室外地坪來確定最大浮力穩(wěn)妥。

（3）外墻荷載的問題：

外墻荷載應(yīng)采用水土分算。見過有人按水土合算，結(jié)果比水土分算小，概念上也不合理。外墻的土壓力應(yīng)取靜止土壓力，詳見《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（結(jié)構(gòu)）p18頁第2.6.2條 。之所以地下室外墻計(jì)算用靜止土壓力，而不用主動(dòng)土壓力：（a）地下室外側(cè)土體在堆載等情況下，即使開始是主動(dòng)土壓力，隨著時(shí)間的延長也會逐漸變?yōu)殪o止土壓力； （b）為增加建筑物地震下抗傾覆能力，規(guī)范要求外墻回填密實(shí)，因此土壓力肯定會大于主動(dòng)土壓力。

《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（結(jié)構(gòu)）p14頁第7條，計(jì)算地下室外墻時(shí)，其室外地面荷載取值不應(yīng)低于10kn/m2。計(jì)算外墻時(shí)不應(yīng)漏下此項(xiàng)荷載。

1）在多層地下室中，變配電間通常在地下一層。在設(shè)計(jì)地下一層樓板時(shí)，要考慮到變壓器的運(yùn)輸荷載，這個(gè)荷載通常不小于50kn。所有的變壓器運(yùn)輸通道都要考慮此荷載。

2）地下室內(nèi)消防水池如果有一面墻是地下室外墻，那么此墻在計(jì)算時(shí)應(yīng)按雙向荷載取用：（a）.外部無土，內(nèi)部滿水；（b）.外部有土，內(nèi)部無水。應(yīng)按此雙向荷載計(jì)算后取包絡(luò)圖配筋。

2 關(guān)于結(jié)構(gòu)布置需注意問題

（1）對于純地下車庫的頂板結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算比較， 8.4x8.4的柱距，頂板布置成井字形次梁的雙向板結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)；對于6x8.4的柱距，沿著長向布置一道次梁的單向板結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)；

（2）地下室水溝兩側(cè)應(yīng)按梁設(shè)計(jì)。地下室中，有些水溝深500mm以上，加上水溝底板厚度，整個(gè)厚度達(dá)800mm以上。溝壁平面外剛度較大，而底板的平面外剛度較小，不管你是否愿意，底板上的荷載都要傳遞到溝壁上，因此溝壁應(yīng)當(dāng)按梁來設(shè)計(jì)，尤其是抗剪鋼筋應(yīng)滿足要求。有人對此僅按折板構(gòu)造來處理，是很不妥當(dāng)?shù)摹?/p>

3 關(guān)于結(jié)構(gòu)計(jì)算需注意問題

（1）地下室外墻計(jì)算中的問題：

對于普通的單層地下室，通常底板比外墻厚，頂板比外墻薄，所以，在計(jì)算外墻時(shí)，外墻的底部通常按固定端，頂板按鉸接。但應(yīng)注意，不是所有外墻都這么計(jì)算。如外墻內(nèi)是樓梯間、車道等，由于外墻頂部無樓板作為水平支撐，就不能按此模型計(jì)算，而應(yīng)按懸臂構(gòu)件計(jì)算。還應(yīng)注意，外墻的計(jì)算模型應(yīng)與實(shí)際配筋相適應(yīng)。比如，下部按固端計(jì)算的，在實(shí)際配筋時(shí)，底板的抗彎能力，就不能小于側(cè)墻的抗彎能力。實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，見過個(gè)別設(shè)計(jì)人，由于側(cè)墻和底板都是分別計(jì)算，分別配筋的，忽略了側(cè)墻的嵌固情況，致使底板的抗彎能力小于側(cè)墻，這就與計(jì)算模型不符了。還見過個(gè)別設(shè)計(jì)人，在半地下室設(shè)計(jì)中，底板是建筑做法的，結(jié)構(gòu)根本沒做底板，外墻計(jì)算中，下端還按固定端設(shè)計(jì)，就更是不對了。

地下室中，配電間等房間通常需要把底板降低。如果這類房間的一面墻是外墻，那么外墻的計(jì)算高度就比一般墻要高，通常此處的墻體都要加厚，計(jì)算時(shí)要特別注意。

（2）地下室底板計(jì)算中的問題：

對于我國南方地下水位很高的，在計(jì)算底板的配筋時(shí)，向上的荷載應(yīng)取最大水浮力減去底板的自重。可用pkpm程序計(jì)算，在計(jì)算時(shí)，混凝土的自重可取0。因?yàn)榈装宓目偤奢d是向上的，梁的自重是向下的，屬于有利的荷載，取0偏于安全。

4 關(guān)于配筋需注意問題

（1）裂縫的驗(yàn)算問題：地下室與土接觸的構(gòu)件，均處于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb 50010--2010中所說的二.a類環(huán)境中，構(gòu)件在配筋時(shí)應(yīng)注意控制裂縫，按規(guī)范應(yīng)控制在0.2mm以內(nèi)。板和梁的配筋量往往由裂縫寬度驗(yàn)算控制。如果采用樁基礎(chǔ)，樁也應(yīng)驗(yàn)算裂縫。如果不驗(yàn)算裂縫，會影響建筑物的耐久性。

（2）要注意這樣一種情況：由于場地較低，場地要大量回填土。地下室底板標(biāo)高比自然地坪還高（即地下室底板下為新的回填土）。這樣的情況下，在水位較高的地區(qū)，地下室底板應(yīng)該按雙向荷載（向上和向下）計(jì)算。在配筋時(shí)梁、板的上下鋼筋，在支座處均應(yīng)滿足錨固長度。在畫施工圖時(shí)，不能僅僅按平法圖集11g101-1的方法來表示次梁。因?yàn)樵谄椒▓D集11g101-1中，次梁的下部鋼筋錨固僅僅是12倍的鋼筋直徑，是不滿足錨固長度的。因此，如果用平法表示，應(yīng)做特別注明，要說明次梁的上下鋼筋均需滿足錨固長度。板的配筋也是如此。

5 關(guān)于人防地下室設(shè)計(jì)需注意問題

（1）對于室外純地下室，在有1.5m覆土和消防等高面的情況下，配筋往往比人防荷載作用下的配筋還大。不能想當(dāng)然認(rèn)為一定是人防荷載作用下控制配筋量。

（2）對于樁基礎(chǔ)，應(yīng)該算在人防荷載作用下的樁身強(qiáng)度。有設(shè)計(jì)人不做此項(xiàng)驗(yàn)算，應(yīng)是疏漏。根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50038-2005（以下稱《人防規(guī)范》）的規(guī)定，可以不驗(yàn)算樁由摩擦和端阻構(gòu)成的樁承載力，但必須驗(yàn)算在人防荷載作用下的樁身強(qiáng)度。驗(yàn)算樁身強(qiáng)度時(shí)，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)乘以以下兩個(gè)系數(shù)：（a）根據(jù)《人防規(guī)范》4.10.5條規(guī)定，樁身混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8。（b）動(dòng)荷載作用下材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)1.5

（3）內(nèi)力分析：

當(dāng)自重不利時(shí)：設(shè)計(jì)荷載=1.2*自重+1.0*人防荷載；

當(dāng)自重有利時(shí)：設(shè)計(jì)荷載=1.0*自重+1.0*人防荷載；

6 結(jié)束語

總而言之，地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題，涉及內(nèi)容繁多且復(fù)雜，因此無論是從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)的角度講都需要我們更深入地研究地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，提高設(shè)計(jì)水平，真正做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)同步、安全與適用協(xié)調(diào)。