地下結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計探討

金利華

摘 要：為了符合目前國家的政策，許多房屋都要設(shè)置地下室，不過在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗浮驗算設(shè)計，現(xiàn)行國家主要結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。每人有不同的想法和思路，最終引來不一樣結(jié)果。由于地下室成本占整個房屋建筑成本比率較大，因此如何正確把握地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造很重要，筆者結(jié)合國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)，提出地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造措施基本思路和方法，以便正確快速進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造措施的確定，減少浪費，節(jié)約地下室投資。通過本文，在以后的地下室工程的設(shè)計過程中，可以引導(dǎo)他人能正確，快速進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造措施確定。

關(guān)鍵詞：地下室； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； 構(gòu)造措施

Design and Construction of Squeezed Branch Piles

Jin li-hua

（East China Investigation and Design Institute， Hangzhou 310014， China）

Abstract： In order to comply with current national policy， many houses should be set to the basement， but in the basement structural design and the checking of Anti-floating design， structural design of the existing national norms are not clearly defined. Everyone has different thoughts and ideas， and they ultimately lead to different results. Basement cost of the total housing construction cost ratio larger， and therefore how to correctly grasp the basement structure is very important， I designed and constructed with the state standards and local standards， proposed the basic ideas and methods of the basement structural design and construction measures， in order to determine basement structure design and construction measures correctly and quickly and reduce waste， save the basement investment. Through this paper， later in the basement of the design process they can guide others can correctly and quickly to determine the basement structural design and construction measures.

Key words： basement； structural design； construction measures

目前情況下，地下室設(shè)置比較普遍，許多房屋都要設(shè)置地下室，不過在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗浮驗算設(shè)計，現(xiàn)行國家主要結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。本人結(jié)合國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)，提出地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計與抗浮設(shè)計過程的想法，供設(shè)計人員探討、參考。

1.地下室設(shè)計中有關(guān)規(guī)范的選用

在地下室設(shè)計計算過程中選用的現(xiàn)行規(guī)范有：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》，《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（2006年版）等。

2.地下室的各種荷載選取

2.1地下室頂部：

2.1.1上部覆土：根據(jù)地下室頂板上部的實際覆土情況進(jìn)行計算。

2.1.2 消防車道：雙向樓蓋（板跨不小于6mX6m），無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6mX6m）按20 KN/m2計算。單向樓蓋（板跨不小于2m）， 按35 KN/m2計算。

2.1.3活荷載：按5 KN/m2取值。

2.1.4 水荷載：根據(jù)地下室頂板上部的實際水位情況進(jìn)行計算。

2.2地下室側(cè)墻荷載：

2.2.1 地下室頂板以外以上部分覆土引起的側(cè)向壓力。一般側(cè)壓力系數(shù)取0.5。

2.2.2 地下室側(cè)向土壓力：地下水位（抗浮設(shè)計水位）以上土側(cè)向壓力。地下水位（抗浮設(shè)計水位）以下土側(cè)向壓力。

2.2.3 地下室側(cè)向水壓力。

2.2.4 地下室外周邊地面活荷載：10 KN/m2。

2.2.5 人防荷載：按《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》取值。

（注：抗浮設(shè)計水位為，國家規(guī)范沒有明確規(guī)定，一般可按當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)確定（地質(zhì)報告中有明確數(shù)據(jù)）。福建省防洪設(shè)計的暫行規(guī)定要求：對重大工程按室外地面以上500mm高度確定。地質(zhì)報告中沒有明確數(shù)據(jù)的按室外地坪標(biāo)高確定。地下室的防水設(shè)計水位：也就是地下水的最大水頭，可按歷史最高水位+1m確定，主要用于建筑室外防水設(shè)計及地下室室外防水和確定地下結(jié)構(gòu)的抗?jié)B等級。）

2.3 地下室底部荷載：

2.3.1地下室底部水浮力。

2.3.2地下室底板自重及底板上覆土自重，底板上面層自重。endprint

3.地下室的各種計算系數(shù)選取

3.1防水混凝土等級：按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》見下表：

3.2防水混凝土結(jié)構(gòu)底板的混凝土墊層強度等級不應(yīng)小于C15，厚度不應(yīng)小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。

3.3 防水混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm

3.4裂縫寬度不得大于0.2mm

3.5鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的耐久性和工程環(huán)境選用，迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm

3.6《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：承重鋼筋混凝土外墻的最小厚度為200mm。

3.7混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定當(dāng)對地下室墻體采取可靠的建筑防水做法或防護(hù)措施時，與土層接觸一側(cè)鋼筋的保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少，但不應(yīng)小于25mm。保護(hù)層厚度大于50mm時采用鋼筋網(wǎng)片保護(hù)。在設(shè)計中一般情況下與土接觸的保護(hù)層選用為40mm并做好建筑防水面層。這樣既滿足了《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，又滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。

3.8混凝土等級：《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：混凝土強度不應(yīng)低于C20。一般情況下，混凝土強度等級宜低不宜高，常用C30，當(dāng)?shù)叵率彝鈮τ猩喜拷Y(jié)構(gòu)的承重柱，混凝土強度等級較高，此時進(jìn)行局部受壓驗算。滿足局部受壓要求。

3.9各種力的分項系數(shù)：（豎向受力從上往下時）

恒載：對結(jié)構(gòu)不利時按1.2（對由永久荷載效應(yīng)控制的組合時取1.35），對結(jié)構(gòu)有利時按1.0。

活載：對結(jié)構(gòu)不利時按1.4，對結(jié)構(gòu)有利時按0.0。

地下水壓力：水位不急劇變化的水壓力按永久荷載考慮，水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮。

土壓力：土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)，當(dāng)考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合時，分項系數(shù)取1.2，當(dāng)考慮由永久荷載效應(yīng)控制的組合時，荷載分項系數(shù)取1.35.側(cè)墻土壓力宜取靜止土壓力。

4.裂縫控制：

4.1地下室側(cè)墻：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm（通風(fēng)良好）

4.2地下室底板梁板：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm

4.3地下室頂板梁板：與土接觸一側(cè)為0.2mm，室內(nèi)為0.3mm

但設(shè)計時底板梁板，頂板梁板采用0.25mm控制裂縫。

5.地下室各種材料：

5.1水泥品種宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

5.2宜選用堅固耐久、粒形良好的潔凈石子，最大粒徑不宜大于40mm，泵送時其最大粒徑不應(yīng)大于輸送管徑的1/4，吸水率不應(yīng)大于1.5%，不得使用堿活性骨料，石子符合國家現(xiàn)行規(guī)定。

5.3砂宜選用堅硬、抗風(fēng)化性強潔凈的中粗砂，不宜使用海砂，砂質(zhì)量符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

5.4防水混凝土中各類材料總堿量（Na2O 量）不得大于3kg/m3，氯離子含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.1%。

6.地下室計算

6.1抗浮驗算

2006年版《荷載規(guī)范》第3.2.5條第3款規(guī)定：對結(jié)構(gòu)的傾覆滑移或漂浮驗算，荷載的分項系數(shù)應(yīng)按有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定采用。

6.1.1廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-31-2003）第5.2.1條規(guī)定：地下室抗浮滿足下式：

W/F≥1.05

W——地下室自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總和

F——地下水浮力（地下水浮力標(biāo)準(zhǔn)值）

6.1.2 北京市建筑設(shè)計技術(shù)細(xì)則（結(jié)構(gòu)專業(yè)）第3.1.8條第5款規(guī)定按下式：

建筑物重量（不包括活載）/水浮力≥1.0

建筑物重量及水浮力的分項系數(shù)取1.0

6.1.3 水池設(shè)計規(guī)程的規(guī)定

《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》（CEC 9138.2002）第5.2.4條規(guī)定：

驗算時作用力均取標(biāo)準(zhǔn)值，抵抗力只計算不包括池內(nèi)盛水的永久作用和水池側(cè)壁上的摩擦力，抗力系數(shù)不應(yīng)小于1.05。

本人建議：北方缺水地區(qū)參考北京規(guī)定，南方富水地區(qū)參考廣東規(guī)定。

6.2地下室頂板計算：

地下室頂板：結(jié)構(gòu)可分為梁板式或柱板式結(jié)構(gòu)，可用PKPM建模，按SATWE進(jìn)行計算。

6.3地下室側(cè)墻：

一般情況下，把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點，按單向板（單跨、兩跨或多跨）計算，頂板處按鉸支座，樓層處為連續(xù)梁鉸支?；A(chǔ)底板處按固端（當(dāng)基礎(chǔ)底板厚度小于側(cè)墻板時按鉸支座）。

6.4地下室底板：結(jié)構(gòu)可分為筏板式或抗水板式結(jié)構(gòu)，按pkpm中的JCCAD進(jìn)行計算，或按倒樓蓋進(jìn)行PKPM建模，按SATWE進(jìn)行計算。

7.構(gòu)造措施

7.1后澆帶

地下室長度超過40m時，宜每隔20-30m設(shè)置后澆帶一道，其寬度一般不小于800mm，后澆帶位置宜在距柱或距墻的中部1/3范圍內(nèi)。后澆帶混凝土強度提高一級，采用微膨脹砼，時間不得小于后澆帶兩側(cè)砼澆灌完畢后1個月。后澆帶防水構(gòu)造見《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》P47頁。

7.2變形縫

變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于300mm。

變形縫最大允許沉降差值不應(yīng)大于30mm。

變形縫寬宜為20-30mm。

7.3樁頭防水設(shè)計

樁頭防水構(gòu)造見《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》P54頁。

7.4當(dāng)只有一層地下室，外墻高度不滿足首層柱荷載擴(kuò)散剛性角（柱間中心距離大于墻的高度），或者窗洞較大時，外墻平面內(nèi)在基礎(chǔ)底板反力作用下，應(yīng)按深梁或空腹桁架驗算，確定墻底部及墻頂部的所需配筋。當(dāng)有多層地下室，或外墻高度滿足了柱荷載擴(kuò)散剛性角時，外墻頂部宜配置兩根直徑不小于20mm的水平通長構(gòu)造鋼筋，墻底部由于基礎(chǔ)底板鋼筋較大沒有必要另配附加構(gòu)造鋼筋。endprint

7.5地下室外墻豎向鋼筋與基礎(chǔ)底板的連接，因為外墻厚度一般遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)底板，底板計算時在外墻端常按鉸支座考慮，外墻在底板端計算時按固端，因此底板上下鋼筋可伸至外墻外側(cè)，在端部可不設(shè)彎鉤（底板上鋼筋錨入支座按需要5d或15d就夠）。外墻外側(cè)豎向鋼筋在基礎(chǔ)底板彎后直段長度按其搭接與底板下鋼筋相連，見圖1。

同。墻的外側(cè)豎向鋼筋宜在距樓板1/4～1/3層高處接頭，內(nèi)側(cè)豎向鋼筋可在樓板處接頭。墻外側(cè)水平鋼筋宜在內(nèi)墻間中部接頭，內(nèi)側(cè)水平鋼筋宜在內(nèi)墻處接頭。鋼筋接頭當(dāng)直徑小于22mm時可采用搭接接頭，直徑等于大于22mm時宜采用機械接頭或焊接。

7.7地下室外墻的豎向和水平鋼筋，除按計算確定外，每側(cè)均不應(yīng)小于受彎構(gòu)件的最小配筋率。當(dāng)外墻長度較長時，考慮到混凝土硬化過程及溫度影響可能產(chǎn)生收縮裂縫，水平鋼筋配筋率宜適當(dāng)增大。外墻的豎向和水平鋼筋宜采用變形鋼筋，直徑宜小間距宜密，最大間距不宜大于200mm。外側(cè)水平鋼筋與內(nèi)側(cè)水平鋼筋之間應(yīng)設(shè)拉接鋼筋，其直徑可選6mm，間距不大于600mm梅花形布置，人防外墻時拉接鋼筋間距不大于500mm。

8.幾點體會

8.1在地下室各種荷載選用中，一定要以建成后的現(xiàn)場實際情況為依據(jù)，滿足各種受力情況。

8.2在地下室各種計算系數(shù)的選用中，一定要符合現(xiàn)場的實際情況，分析對結(jié)構(gòu)有利還是不利來確定系數(shù)值。

8.3對地下室的裂縫控制，要從建成后實際情況來確定裂縫寬度。

8.4選用地下室材料時，各種材料一定要滿足現(xiàn)行國家規(guī)范。

8.5對地下室的抗浮驗算中，要分南方北方地區(qū)的實際地下水位情況，來定抗浮系數(shù)。在結(jié)構(gòu)計算中要明確簡化結(jié)構(gòu)模型的方法。

8.6在地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施中，超長結(jié)構(gòu)要設(shè)置后澆帶，變形縫，要明確墻板鋼筋布置方法，鋼筋搭接位置。

總之，地下室設(shè)計過程中，首先選用各種荷載，各種系數(shù)正確無誤，其次要有正確的結(jié)構(gòu)計算方法及正確構(gòu)造措施。這樣才能保證地下結(jié)構(gòu)的安全，經(jīng)濟(jì)，適用。

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[5] 李國勝.多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中疑難問題的處理及算例endprint