建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

李盼 潘亞豪

摘要：建筑物地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升，不僅可以提升建筑工程的整體質(zhì)量，更能縮短工期，降低成本。為此，本文主要對地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了分析與探究，以期為提升建筑工程整體質(zhì)量提供可靠的保障。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；平面設(shè)計；抗浮設(shè)計

新時期隨著建筑物高度的不斷提升，地下室層數(shù)也隨之增加，目前建筑物地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在諸多問題，如地基承載力、變形、抗浮、不均勻沉降等，這些問題的大量存在直接影響著建筑工程的經(jīng)濟效益與質(zhì)量，為此，施工單位必須重視地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，提高設(shè)計水平，規(guī)范設(shè)計工序，為提升建筑工程整體質(zhì)量提供可靠的保障。

一、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計

通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式，達到不設(shè)縫的目的。若地下室過長依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計人員應(yīng)合理地調(diào)整平面將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設(shè)置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若高層建筑采光通風(fēng)井位置設(shè)計不當(dāng)，例如在側(cè)壁外作附加通長采光井，而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接，會造成地下室保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風(fēng)力作用傳至側(cè)壁及地面，不能滿足高層建筑的埋深要求。

二、抗浮設(shè)計

地下室抗浮設(shè)計可歸納為“一壓二拉”，“壓”即為配重法，增加永久荷載的結(jié)構(gòu)自重，比如地下室頂板覆土、地下室底板的配重等來平衡地下水浮力；“拉”即為設(shè)置抗拔樁或抗拔錨桿，以抗浮構(gòu)件提供的抗拔力平衡地下水浮力。在工程實際應(yīng)用中，單獨運用一種方式抵抗地下室浮力往往事倍功半，耗材費力，通常采用兩者相結(jié)合的方式進行抗浮設(shè)計，以達到經(jīng)濟合理。

本工程在抗浮設(shè)計時即采用“拉”、“壓”相結(jié)合的方式，充分利用結(jié)構(gòu)自身的條件，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)自重，合理設(shè)置抗拔構(gòu)件，達到抗浮的目的，同時又保證工程的安全科學(xué)，經(jīng)濟合理。以下為本工程的方案對比：

方案一：車庫頂板覆土+車庫底板配重+結(jié)構(gòu)樁基抗拔錨固+單純抗拔樁。

方案二：車庫頂板覆土+車庫底板配重+結(jié)構(gòu)樁基抗拔錨固。

兩種抗浮方案，地下室底板所受荷載相同，均承受水浮力及結(jié)構(gòu)自重及附加配重；差別在于是否單獨設(shè)置抗拔錨樁。通過程序計算，方案一在各個柱距跨中設(shè)置抗拔錨樁，增加了基礎(chǔ)連續(xù)梁跨數(shù)，減小基礎(chǔ)連續(xù)梁計算長度，基礎(chǔ)連續(xù)梁截面尺寸及配筋較為經(jīng)濟，對結(jié)構(gòu)樁基的抗拔要求降低，但同時增加抗拔錨樁的成本。方案二取消單獨設(shè)置的抗拔錨樁，基礎(chǔ)連續(xù)梁計算長度較大導(dǎo)致內(nèi)力加大，使得基礎(chǔ)連續(xù)梁采用較大截面尺寸及較大的配筋量，對結(jié)構(gòu)樁基的抗拔要求提高。由于地下室大部分位于高層塔樓之下，結(jié)構(gòu)自重較大，且經(jīng)過建設(shè)成本測算，該地區(qū)實施抗拔錨樁成本較大，最終采用方案二進行地下室的抗浮設(shè)計。

三、防水設(shè)計

第一，樁頂防水。在樁頂截斷鋼筋，做好附加防水層。高層建筑地下室防水設(shè)計中，要求選用聚合物水泥砂漿作為承臺固結(jié)樁頂?shù)姆浪牧?。?jīng)過相關(guān)試驗，確定其配合比后，應(yīng)保證聚合物水泥砂漿抗?jié)B強度符合設(shè)計規(guī)定，并與抗壓強度規(guī)定值相一致。作為剛性防水層，在墊層交接位置樁頂防水層應(yīng)選用密封材料與底板柔性附加水層連接。

第二，墻體防水。澆灌時出現(xiàn)施工縫問題，其主要原因在于底板混凝土量大、厚度尺寸大，通常在建筑底板一端兩側(cè)出現(xiàn)。為避免施工縫的大量出現(xiàn)，必須在水泥初凝時間內(nèi)嚴(yán)格控制澆筑間隔時間，對面層混凝土收縮量進行有效減少，為此可選用二次振搗施工。

底板表面找平、抹實及壓光等作業(yè)應(yīng)在振搗密實混凝土后進行，初凝后應(yīng)將塑料薄膜鋪設(shè)在其上面，保溫養(yǎng)護時間應(yīng)控制在14天以上，并有效控制防水混凝土拆模時間，15攝氏度以下為拆模時混凝土表面溫度和附近外界溫度，避免裂縫在混凝土干縮與溫差等情況下出現(xiàn)。先分層對地下室墻體進行澆筑施工，每層間隔時間必須控制在水泥初凝時間以下，遵循設(shè)計要求全部鋼筋都應(yīng)進行高標(biāo)號砂漿墊塊的設(shè)置，起到保護鋼筋的作用。如裂縫出現(xiàn)在外墻混凝土干縮與溫差情況下，應(yīng)將草袋蓋在混凝土初凝后的墻頂上，外墻模板在養(yǎng)護14天以后拆除。

第三，承臺底防水。將聚合物水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂抹一層在樁頭，并進行遇水膨脹止水條的設(shè)置，確保完全封閉整個底板防水層，進而有效提升其防水效果。在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不斷滲入結(jié)晶型涂料，結(jié)晶不斷出現(xiàn)并對毛細孔起到堵塞作用，提高防水效果。

四、地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計

伸縮縫與沉降縫是地下室結(jié)構(gòu)變形縫的主要形式，伸縮縫設(shè)置的目的是為了釋放溫差和混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)開裂滲水。后澆帶、誘導(dǎo)縫、摻加外加劑與預(yù)應(yīng)力技術(shù)等都是代替伸縮縫的無縫設(shè)計方式。

1.后澆帶。作為伸縮縫最常見的方式，后澆帶可以對混凝土早期應(yīng)力問題進行有效處理，但無法處理后澆帶澆筑后混凝土徐變與溫差出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。同時在留設(shè)后澆帶與澆筑混凝土之間具有較長的時間，一般為幾個月。這種情況下，將嚴(yán)重影響到施工的進度。

2.摻加外加劑。將相應(yīng)膨脹劑添加到混凝土內(nèi)，可進行“化學(xué)預(yù)壓應(yīng)力”的建立。這種方式施工簡便，對施工進度影響小，一般和其他方式一起應(yīng)用。膨脹劑出現(xiàn)的補償收縮膨脹時間控制難度較大，如膨脹時間不同于混凝土收縮時間，將大大降低其抗裂性能，因此在選用摻加劑時，應(yīng)確保其質(zhì)量符合施工要求。

3.誘導(dǎo)縫。誘導(dǎo)縫的應(yīng)用可以將整個施工、使用過程中出現(xiàn)的混凝土拉應(yīng)力進行有效釋放，并一次完成澆筑混凝土，施工過程中應(yīng)確保其連續(xù)性。該方式的不足之處在于布設(shè)間距小、靈活性差。

4.預(yù)應(yīng)力施加。通過地下室混凝土拉應(yīng)力的計算，可進行預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置。預(yù)應(yīng)力施加可以消除混凝土收縮出現(xiàn)的拉應(yīng)力，進而起到伸縮縫減少與開裂控制的作用。伴隨張拉預(yù)應(yīng)力與錨固技術(shù)水平的提升，大大降低了預(yù)應(yīng)力施工的難度，擴大了預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用范圍。

五、結(jié)束語

綜上所述，地下室作為建筑工程建設(shè)的重要組成部分，是其施工中的一項重要內(nèi)容。新時期為提高建筑物地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、準(zhǔn)確性，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)定，選用科學(xué)有效的設(shè)計方式進行施工，并在此基礎(chǔ)上，規(guī)范各個方面的設(shè)計流程，只有這樣才能提升地下室設(shè)計的科學(xué)性，才能確保建筑工程施工的整體質(zhì)量，實現(xiàn)工程建設(shè)的社會效益與經(jīng)濟效益。

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