淺談地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

姚畏力

呼倫貝爾市建設(shè)工程施工圖審查站

淺談地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

姚畏力

呼倫貝爾市建設(shè)工程施工圖審查站

在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，隨著土地資源的緊缺，地下空間的利用越來越得到重視，因此，地下室的建設(shè)在現(xiàn)在的建筑中已經(jīng)非常普遍，但地下室的設(shè)計在發(fā)展的同時亦存在不少的問題。由于涉及到工期和投入的建設(shè)費用，設(shè)計中與地下室相關(guān)的不少問題也逐漸變得突出起來。地下室按其使用功能可分為普通、人防和平戰(zhàn)三類，本文僅對普通地下室施工圖審查中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計中存在的問題進(jìn)行探討并提出相應(yīng)的措施及建議。

地下室;施工圖審查;設(shè)計;問題

引言

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果地下室設(shè)計不當(dāng)，會對整體建筑結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生較大影響。一般在施工圖審查中，對于地下室的埋深，當(dāng)埋深超過室外地坪至地下室地面高度時，才不計其層數(shù)，建筑總高度才能從室外地面算起，并且地下室的墻、柱與上部結(jié)構(gòu)的墻、柱要協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1.地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1.1 抗震等級問題

在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常見的與抗震有關(guān)的問題是：半地下室的埋深不足，建筑的層數(shù)包括半地下室層已超限，層數(shù)和總高度超過相應(yīng)要求，確定地下室抗震等級為三級，而上部結(jié)構(gòu)為二級，按規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)的地下室也應(yīng)為二級，這是對規(guī)范掌握和理解不足。

1.2 荷載效應(yīng)與組合

地下室外墻進(jìn)行正截面和斜截面承載力計算時，土壓力的荷載效應(yīng)定性為永久荷載效應(yīng)，當(dāng)可變荷載效應(yīng)控制的組合時，土壓力的荷載分項系數(shù)取1.2；當(dāng)永久荷載效應(yīng)控制的組合時，其荷載分項系數(shù)應(yīng)取1.35。對于地面活荷載，同樣應(yīng)乘側(cè)壓力系數(shù)，許多設(shè)計中計算不對。地下室底板的強度計算時，板、覆土的自重對其有利，則荷載分項系數(shù)應(yīng)取1.0。

1.3 地下室頂板設(shè)計

在高層建筑結(jié)構(gòu)中，嵌固端通常選取在首層地下室頂板，但地下室頂板要真正成為結(jié)構(gòu)嵌固端是有條件的。地下室結(jié)構(gòu)將具有足夠的整體剛度和足夠的承載力，在地震作用下，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性工作階段，地上一層柱底或墻底出現(xiàn)塑性鉸時，地下室結(jié)構(gòu)仍可保持彈性工作狀態(tài)。

對于多層地下室的建筑，上部結(jié)構(gòu)是嵌固端在地下室一層頂板部位還是地下二層頂板部位，或是嵌固在筏板基礎(chǔ)頂面或箱形基礎(chǔ)頂面，應(yīng)由地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度與相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度之比等條件來確定。

1.4 地下室外墻設(shè)計

對于地下室外墻配筋計算，有的工程外墻配筋計算中，凡外墻帶框架柱或扶壁柱的，設(shè)計者不區(qū)別柱尺寸大小，一律按雙向板計算配筋，而柱按地下室結(jié)構(gòu)整體電算分析結(jié)果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算柱配筋。

1.5 地下室的抗浮驗算

地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計重要依據(jù)，實際地下室抗浮設(shè)計中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和豐水期重視不足，因而會造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞。

1.6 耐久性設(shè)計

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫，地下室外墻裂縫寬度控制在0.2mm之內(nèi)，其配筋量往往由裂縫寬度驗算控制。

工程中許多設(shè)計將地下室防水結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算彎矩調(diào)幅、有的下端按鉸接、有的未考慮荷載分項系數(shù)、多層時未按多跨連續(xù)計算，地下室外墻在計算中漏掉抗裂性驗算，地下室外墻與底板連接構(gòu)造不合理，建筑物超長未設(shè)縫或留置后澆帶，后澆帶的位置設(shè)置不當(dāng)，外墻施工縫或后澆帶詳圖未交代，室外出入口與主體結(jié)構(gòu)相連處未設(shè)沉降縫等，導(dǎo)致違反設(shè)計規(guī)范，產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。

2.措施及解決方案

2.1 地下室抗震等級的確定

按照《抗規(guī)》規(guī)定： 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)的部分，可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。

2.2 荷載效應(yīng)的確定

如果建筑設(shè)計的地下室頂部為活動區(qū)域或停車場，其荷載是否要考慮平時消防車荷載或大于消防車的可能荷載，實際中應(yīng)進(jìn)行對比分析，取起控制作用的荷載作為設(shè)計依據(jù)。

2.3 地下室頂板設(shè)計應(yīng)注意問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量創(chuàng)造條件，使地下室頂板滿足作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的要求。

作為結(jié)構(gòu)嵌固端的地下室頂板，不應(yīng)采用無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級不宜小于C30，其樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個的配筋率不宜小于0.25%。

2.4 地下室外墻設(shè)計建議

除了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柱截面尺寸較大外墻板塊按雙向板計算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋更為合理。軸力較小的外墻柱，其內(nèi)、外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強。

地下室外墻計算時底部為固定支座，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣，底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁，其厚度和配筋量應(yīng)匹配，這方面問題在地下車道中最為典型，車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁底部。

2.5 應(yīng)重視混凝土的耐久性設(shè)計

地下室整體超長時，應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止裂縫開展，采取的主要措施：

①采用補償收縮混凝土，即在混凝土中滲入適量的微膨脹劑，以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸來控制混凝土的裂縫。

②設(shè)補償收縮混凝土帶，由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會與混凝土的早期收縮變形完全補償，為了實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工而設(shè)置的補償收縮混凝土帶。

③設(shè)置后澆帶，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)并廣泛任用。

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，對于側(cè)壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用。

3.結(jié)束語

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，一些主要技術(shù)問題如地下室抗浮設(shè)計、地下室防水設(shè)計、超長地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計、地下室保護(hù)層厚度問題等等，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否直接影響建筑的正常使用與工程造價，因此，設(shè)計時既要滿足功能要求、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足地下室結(jié)構(gòu)的特殊要求。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部編.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2010)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部編.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 (JGJ3-2010)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社