關(guān)于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題

王悅恒

摘 要：本文結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，介紹地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的關(guān)鍵性問(wèn)題，同時(shí)談?wù)勛约旱男牡煤腕w會(huì)。

關(guān)鍵詞：地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)布置 地基基礎(chǔ)

引言

地下室在民用建筑及辦公建筑中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是高層建筑，由于埋深的要求普遍設(shè)置了地下室。地下室一般用于商業(yè)、地下停車庫(kù)、人防等。地下室大部分采用框架結(jié)構(gòu)，頂板可以采用梁板形式、無(wú)梁樓板形式，基礎(chǔ)多為筏板基礎(chǔ)。本文結(jié)合自己的設(shè)計(jì)經(jīng)歷談?wù)劦叵率医Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題的處理方法和關(guān)鍵性問(wèn)題的控制思路。

1.關(guān)于設(shè)計(jì)過(guò)程的溝通

設(shè)計(jì)不只是人與電腦的溝通，更是人與人溝通。當(dāng)然這種溝通有對(duì)內(nèi)的專業(yè)間溝通，有對(duì)外的和甲方、相關(guān)單位溝通，最終的目的是設(shè)計(jì)出合格的產(chǎn)品。所以設(shè)計(jì)過(guò)程的溝通是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵，有的設(shè)計(jì)師只做自己的設(shè)計(jì)，這樣是不對(duì)的。一個(gè)好的設(shè)計(jì)不是一個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)，而是眾多專業(yè)一起努力的結(jié)果。例如：結(jié)構(gòu)梁布置直接影響設(shè)備管線的布置，所以如梁布置變化需跟設(shè)備專業(yè)及時(shí)溝通處理，避免后期返工增加沒(méi)必要的工作量。同時(shí)如果設(shè)備專業(yè)管線標(biāo)高、穿墻套管、穿梁套管等有調(diào)整也要及時(shí)通知結(jié)構(gòu)專業(yè)修改。所以設(shè)計(jì)過(guò)程中參與設(shè)計(jì)人員要及時(shí)溝通配合。

2.地上主體建筑與地下車庫(kù)的關(guān)系

地上建筑與地下室的連接主要跟二者基礎(chǔ)埋深、相對(duì)位置等因素有關(guān)。大體上有兩種即連成整體和設(shè)連通道脫開(kāi)。前者主樓和地庫(kù)間設(shè)置后澆帶，車庫(kù)作為主體的附建的一部分。優(yōu)點(diǎn)是：流線比較直觀、使用方便，可以直達(dá)地上，業(yè)主舒適度較高。從結(jié)構(gòu)上又能節(jié)約側(cè)墻長(zhǎng)度，降低建設(shè)成本。缺點(diǎn)是主樓和車庫(kù)間的后澆帶對(duì)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量要求較高，抗?jié)B漏要求較高。第二種連接為通道連接，車庫(kù)和主樓間設(shè)置連通道連接，交通便捷。車庫(kù)往往在主樓間穿插設(shè)置，可能造成地庫(kù)輪廓線多變，無(wú)形增加了外墻面積且轉(zhuǎn)角多車位布置較，浪費(fèi)面積較多。連通道處防水做法對(duì)施工亦有較高要求，抗?jié)B漏較難。

3.地質(zhì)勘察報(bào)告

地質(zhì)勘察報(bào)告是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解場(chǎng)地的土層分布、受力及變形情況。地質(zhì)報(bào)告應(yīng)對(duì)有無(wú)影響建筑場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)條件及其危害程度；建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)及其均勻性，以及各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)；地下水埋藏情況、水位變化幅度及規(guī)律，以及對(duì)建筑材料的腐蝕性；在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)劃分場(chǎng)地土類型和場(chǎng)地類別，并對(duì)飽和砂土及粉土進(jìn)行液化判別；對(duì)可供采用的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證分析，提出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案建議；提供與設(shè)計(jì)要求相對(duì)應(yīng)的地基承載力及變形計(jì)算參數(shù)，并對(duì)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)注意的問(wèn)題提出建議；設(shè)計(jì)人員根據(jù)地質(zhì)報(bào)告選擇合理的持力層，控制結(jié)構(gòu)的變形和沉降。

4.凈高和凈寬的控制

凈高直接影響結(jié)構(gòu)層高，進(jìn)而影響地庫(kù)埋深，恰恰埋置深度是影響造價(jià)的關(guān)鍵因素，所以在盡可能的情況下，盡量降低層高。確定層高要充分考慮梁高、設(shè)備管線高度、使用功能要求等確定。汽車坡道、非機(jī)動(dòng)車坡道出入口處凈高必須認(rèn)真復(fù)核，必要時(shí)梁需要上翻。凈寬控制主要是單雙車道凈寬控制、車道轉(zhuǎn)彎處凈寬控制。

5.關(guān)于地下室設(shè)計(jì)的荷載

地下車庫(kù)設(shè)計(jì)的荷載有使用荷載、水浮力、消防車荷載、人防荷載、景觀荷載、施工活荷載等，消防車荷載不與消防車荷載、人防荷載、景觀荷載、施工活荷載同時(shí)組合。同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)梁布置情況、覆土深度等對(duì)消防車荷載進(jìn)行折減。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要跟景觀密切配合，確定景觀荷載大小和具體位置，不要景觀荷載和消防車荷載滿鋪設(shè)計(jì)，這樣會(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的浪費(fèi)，而且是沒(méi)有必要的。

6.關(guān)于地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置

地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置需要根據(jù)荷載情況、使用功能合理設(shè)置水平和豎向構(gòu)件。柱網(wǎng)的布置有大柱網(wǎng)、小柱網(wǎng)、大小柱網(wǎng)間隔布置等，大柱網(wǎng)視覺(jué)遮擋少，行車通暢，但經(jīng)濟(jì)性較差。小柱網(wǎng)可以降低層高、承載力高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。每種布置方法各有利弊，柱布置根據(jù)實(shí)際情況和甲方要求選用合理的柱布置方式。梁板布置形式主要有十字交叉梁、井字梁、單向雙次梁、主梁+厚板、無(wú)梁樓板形式（空心樓板等）等形式，不同的布置形式有各自的優(yōu)點(diǎn)，布置應(yīng)根據(jù)荷載大小、功能要求、使用要求、變形控制條件等選擇合理截面及相應(yīng)的布置方式。合理的截面尺寸，既要考慮規(guī)范的構(gòu)造要求又要考慮合理的配筋率。比如關(guān)于防水混凝土的最小厚度要求等，同時(shí)要考慮是否滿足計(jì)算假定的要求，如地下室外墻一般按上部簡(jiǎn)支下端固定進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么外墻基礎(chǔ)厚度是否滿足計(jì)算假定，彎矩是否能有效的傳遞。

7.關(guān)于覆土厚度的確定

確定覆土厚度應(yīng)考慮的因素，項(xiàng)目地點(diǎn)的凍土深度、場(chǎng)地周邊的綜合管網(wǎng)與車庫(kù)關(guān)系、景觀種植要求的土厚、水浮力和挖深的經(jīng)濟(jì)性比較、人防要求等，一般覆土厚度為0.8～1.5m。

8.關(guān)于地下室抗浮和防水設(shè)計(jì)

地下室抗浮和防水是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)后期的正常使用至關(guān)重要?？垢≡O(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定合理的抗浮設(shè)計(jì)水位，用于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定計(jì)算及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。一般情況取歷史最高水位或者室外場(chǎng)地以下0.5m，根據(jù)荷載和地質(zhì)情況采取合理的抗浮設(shè)計(jì)。既要滿足整體抗浮，也要復(fù)核局部抗浮問(wèn)題。地下室防水包含底板、側(cè)墻、頂板等，有樁時(shí)樁頭的防水設(shè)計(jì)容易被忽略。施工單位的施工質(zhì)量是防水的重要環(huán)節(jié)，而監(jiān)理是這個(gè)環(huán)節(jié)中控制質(zhì)量的關(guān)鍵。

9.關(guān)于地下室基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)千差萬(wàn)別，不同地區(qū)地質(zhì)條件各不相同。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)又是工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，地基基礎(chǔ)在工程造價(jià)中也占主要部分。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)注重工程經(jīng)驗(yàn)的積累，不能照搬照抄。所以設(shè)計(jì)的過(guò)程也是經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，只有在設(shè)計(jì)中不斷的提高和創(chuàng)新，才能設(shè)計(jì)出合理、經(jīng)濟(jì)的地基基礎(chǔ)。關(guān)于地基基礎(chǔ)主要控制如下幾點(diǎn)：

9.1持力層的選擇

需要考慮持力層和基礎(chǔ)埋深的要求，在滿足地基穩(wěn)定和變形的前提下，基礎(chǔ)盡量淺埋。而基礎(chǔ)埋深又和以下因素有關(guān)：建筑物的用途，有無(wú)地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造；作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)；工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深；地基土凍脹和融陷的影響。

9.2地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)

根據(jù)地基復(fù)雜程度，建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問(wèn)題可能造成建筑物破壞或影響正常使作的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分為甲級(jí)、乙級(jí)、丙級(jí)三個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí)，設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)前應(yīng)確定地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)。不同地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，對(duì)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)有不同的變形控制要求。

9.3基礎(chǔ)形式的選擇

地基基礎(chǔ)的形式有擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、天然筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等，每種基礎(chǔ)均有自己的有點(diǎn)和適應(yīng)范圍。實(shí)際中需要根據(jù)場(chǎng)地圖層分布、荷載情況等選擇合理、合適的基礎(chǔ)形式。地下室的基礎(chǔ)采用無(wú)梁樓板即厚板+柱帽的形式比較普遍，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單、整體性好、節(jié)省層高、自重大有利于抗浮、鋼筋板扎方便、節(jié)省磚模板、施工進(jìn)度快等。

結(jié)論

地下室設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程，需要各個(gè)專業(yè)的大力合作配合。合理的結(jié)構(gòu)布置既是安全的保障也是經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。如何把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得安全適用、經(jīng)濟(jì)合理是每個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的最終目標(biāo)。以上是本人對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些心得和體會(huì)，可能還有許多不足之處，希望同行專家指正。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011.

[2]《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)答及分析》朱丙寅編著2010年4月版.

[3]《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施2009》結(jié)構(gòu)2010年12月版.