簡析高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

秦潮

【摘要】隨著高層建筑的快速發(fā)展，建筑的質(zhì)量問題越來越重要，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面要加大力度。由于高層建筑在單位面積上所承受的壓力荷載較大，所以對于地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計有較高的要求，地下室的質(zhì)量直接關(guān)系到整個高層建筑的質(zhì)量。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該做好地質(zhì)勘察工作，在進行可行性論證后，采用科學合理的方法來進行設(shè)計。文章對于高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題進行了分析，對于提高建筑質(zhì)量具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】地下室 結(jié)構(gòu) 合理設(shè)計

隨著建筑層數(shù)的日益增高，地下結(jié)構(gòu)也日趨復雜化，地下工程的基坑支護、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及防水等問題逐漸成為建筑工程界關(guān)注的熱點。由于地下工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復雜，也較容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，因而設(shè)計時應(yīng)綜合考慮多方面因素，結(jié)合工程的具體情況進行一些特殊的處理。本文探討了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計常遇到的一些問題及其解決措施。

高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計方案

高層建筑地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括外墻、頂板、底板及基礎(chǔ)、出入口坡道、

樓梯等，如果是人防地下室，包括人防口部設(shè)計。

1. 荷載

地下室結(jié)構(gòu)荷載包括核爆動荷載（考慮人防）、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及地下室自重等。規(guī)范給出了防空地下室不同部位應(yīng)考慮的荷載組合，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可依各工程的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)規(guī)范要求進行荷載組合，地下室各部位參與組合的荷載分別為：頂板：頂板核爆動荷載標準值，頂板靜荷載標準值。側(cè)墻：豎向：頂板傳來的核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重標準值（僅有局部剪力墻部位）；外墻自重標準值：橫向：核爆動荷載產(chǎn)生的水平動荷載標準值、土壓力、水壓力。內(nèi)承重墻（柱）：頂板核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重，內(nèi)承重墻自重標準值。應(yīng)對比戰(zhàn)時所增加的頂板核爆動荷載標準值與平時各樓層的活荷載標準值之和，由大的荷載起控制作用?；A(chǔ)：底板核爆動荷載標準值，上部建筑物自重標準值，頂板傳來靜荷載標準值，地下室墻身自重標準值。防空地下室進行荷載組合時，主要解決核爆動荷載作用下如何確定同時存在的靜載問題。

2. 頂板

地下室頂板是高層建筑上部結(jié)構(gòu)的一個水平約束支座，其剛度越大，對上部結(jié)構(gòu)的約束作用越好。因此，地下室頂板厚度不能太薄，一般取≥ 160mm。人防地下室頂板厚度還要滿足人防要求。根據(jù)（建筑抗震設(shè)計規(guī)范）GB50011-2010，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，對樓板厚度、混凝土強度等級、板配筋率、樓層側(cè)向剛度等都有具體要求。且地下室層數(shù)不宜少于兩層。規(guī)范還明確規(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)采用梁板結(jié)構(gòu)。這意味著高層建筑地下室層數(shù)或總深層不僅僅由地基基礎(chǔ)埋深決定，還必須考慮上述因素。結(jié)構(gòu)計算時應(yīng)往下算至滿足嵌固端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(yīng)從地面往上算，并應(yīng)包括地下層。當出現(xiàn)以下情況時，地下室頂板不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位：

⑴ 板室內(nèi)外板面標高變化超過梁高范圍形成錯層，且未采取措施；

⑵頂板為無梁樓蓋。

3. 外墻

地下室外墻計算時應(yīng)進行彎矩調(diào)幅，底部為固定支座（即底板作為外墻的嵌固端）、考慮荷載分項系數(shù)、有多層地下室時應(yīng)按多跨連續(xù)計算，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣。底板抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁，其厚度和配筋量應(yīng)匹配，這類問題在地下車道中最為典型。車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁底部。地面層開洞位置（如樓梯間）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，車道緊靠地下室外墻時，車道底板位于外墻中部，應(yīng)注意外墻承受車道底板傳來的水平集中力作用。以上兩種情況中，由于外墻支承條件不同，計算與設(shè)計不能與一般外墻相同。當頂板不在同一標高時，應(yīng)注意外墻上部支座水平力的傳遞問題。

除垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大（如高層建筑外框架柱）之間外墻板塊按雙向板計算配筋外（此時框架柱尚應(yīng)考慮外墻傳來的水平荷載作用驗算），其余外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。豎向荷載（軸力）較小的外墻扶壁柱內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當加強，外墻水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小適當另配外側(cè)附加短水平負筋予以加強，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當加強，考慮外墻水平鋼筋受力時應(yīng)注意滿足最小配筋率要求。地下室外墻應(yīng)進行裂縫寬度計算，裂縫寬度不得大于0.2mm 且不得貫通。

4. 底板

同外墻一樣，底板除滿足受力要求外，還要滿足地下室抗?jié)B、防水要求。因此，地下室底板厚度、配筋不宜太小，底板厚度一般取40 ～ 60cm，配筋率一般取0.25%。地下室底板標高變化處應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置梁，梁寬不宜小于底板厚度，還應(yīng)計算板的支座彎矩傳遞到梁所需的抗扭鋼筋。樁箱、樁筏基礎(chǔ)的地下室底板也是樁承臺，還要滿足沖切、剪切、抗彎、局部受壓等要求。

5. 抗浮、抗?jié)B及控制措施

南方地區(qū)地下水位一般較高，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)特別注意只有地下室部分和地面上樓層不多時的抗浮計算，采用樁基時應(yīng)計算樁的抗拔承載力。板、覆土的自重對結(jié)構(gòu)有利，根據(jù)（荷載規(guī)范）計算強度時，荷載分項系數(shù)應(yīng)取1.0。計算抗浮時，荷載分項系數(shù)應(yīng)取0.9。地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計重要依據(jù)，實際設(shè)計時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，造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞。實際中，同一整體大面積地下室上往往建有多棟高層和低層建筑，局部上方可能沒有建筑，而地下室面積大。形狀又不規(guī)則，抗浮問題相對比較難處理，須作細致分析。另外，斜坡道也應(yīng)進行抗浮驗算，其與主體連接處應(yīng)作處理。

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。在混凝土中摻入UEA、HEA 等微膨脹劑，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?；炷林信蛎泟┑呐蛎涀冃尾粫耆a償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補償收縮混凝土帶可以實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工。根據(jù)工程實踐，一般超過60m 設(shè)置膨脹加強帶。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并廣泛應(yīng)用。

6. 保護層和墊層厚度

按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）要求，地下工程防水混

凝土底板混凝土墊層不應(yīng)小于C15 厚度不應(yīng)小于100mm，軟弱土層中厚度不應(yīng)小

于150mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm。地下工程防水混凝土迎水面鋼筋

保護層厚度不應(yīng)小于50mm。

結(jié)語

綜上所述，高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項工作量巨大的且難度較大的工程，為了更好的滿足人們對于高層民用建筑的地下室的需求，這就要求在設(shè)計過程中，要嚴格遵守建筑設(shè)計行業(yè)的相關(guān)規(guī)范制度，以加強高層民用建筑的地下室結(jié)構(gòu)質(zhì)量為首要任務(wù)，同時全面統(tǒng)籌和考量設(shè)計過程中影響地下室結(jié)構(gòu)的因素，有效解決設(shè)計過程中遇到的問題，從而確保高層民用建筑的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]吳欣.淺析小高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建筑 ，2013，（4）：51，162.

[2]陳曦.高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].科技致富向?qū)?，2013，（6）：361

[3]呂森； 建行浦東培訓中心綜合樓結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]；上海建設(shè)科技；2010，（4）：32-34

[4]饒淑萍.地下室滲漏的原因及抗?jié)B方法[J].江西建材，2012，（06）：26-27