淺談對(duì)一般地下室常見(jiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向

黃子龍

【摘要】現(xiàn)階段，房地產(chǎn)市場(chǎng)發(fā)展迅速，成本控制成為建設(shè)單位在工程建設(shè)中的重點(diǎn)。地下室開(kāi)發(fā)成本較高，因此，開(kāi)發(fā)商要全方位考量地下室設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。地下室設(shè)計(jì)需充分滿足日常停車(chē)要求，注重設(shè)計(jì)的規(guī)范性，降低工程建設(shè)中的成本投入，從而順利達(dá)成預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】地下室;常見(jiàn)設(shè)計(jì)? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.030

1、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性

現(xiàn)如今，由于城市建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，我國(guó)土地資源逐漸減少，建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，開(kāi)發(fā)并利用地下空間成為城市規(guī)劃發(fā)展的主要方向。受使用功能及結(jié)構(gòu)形式的影響，在建筑建設(shè)過(guò)程中，設(shè)置地下室是一種十分常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。

高層建筑在城市建設(shè)中隨處可見(jiàn)，該類(lèi)型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要高效利用地下空間，地下室結(jié)構(gòu)如圖1所示。

與其他結(jié)構(gòu)相比，該類(lèi)工程環(huán)境更為特殊，需要多個(gè)工種的共同作業(yè)完成。若忽視地下室設(shè)計(jì)質(zhì)量，會(huì)引發(fā)不同類(lèi)型和不同程度的質(zhì)量問(wèn)題。

因此，在地下室設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度關(guān)注地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題。

2、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題

地下室工程建設(shè)復(fù)雜度較高。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮地下室的采光、通風(fēng)、排水和防火等多項(xiàng)使用功能。

高層建筑群建設(shè)期間，塔樓的使用通常不會(huì)出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，但是裙房地下室則會(huì)受多種因素的影響出現(xiàn)抗浮性能不達(dá)標(biāo)的情況。

地下室抗浮設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通常僅考慮普通的極限狀態(tài)，并未考慮工程建設(shè)中的洪水期，所以在工程建設(shè)中也會(huì)由于抗浮性能較差，對(duì)局部性能和質(zhì)量產(chǎn)生了較大影響。另外，地下室防水設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，與施工技術(shù)和材料等因素聯(lián)系緊密，設(shè)計(jì)難點(diǎn)較多。

地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)、外墻頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)和抗浮抗?jié)B設(shè)計(jì)。

3、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為做好該項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員需準(zhǔn)確把握建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。下面從結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)、外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震性能設(shè)計(jì)和抗浮性能設(shè)計(jì)等方面展開(kāi)具體論述。

3.1 結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

建筑工程地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要全面考慮建筑防火、通風(fēng)、排水、采光及管道布置等要求。地下室設(shè)計(jì)中，如實(shí)際長(zhǎng)度超過(guò)設(shè)計(jì)極限長(zhǎng)度，可結(jié)合結(jié)構(gòu)實(shí)際情況確定是否需要設(shè)置變形縫。設(shè)置變形縫時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其數(shù)量，需要注意的是，設(shè)置變形縫后的工程建設(shè)難度也會(huì)隨之加大。

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為減少變形縫的數(shù)量或不設(shè)置變形縫，需要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)添加混凝土外加劑，也可設(shè)置后澆帶或只在地上設(shè)縫而在地下結(jié)構(gòu)中不設(shè)縫。若地下室長(zhǎng)度超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置后澆帶無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員可參照工程實(shí)際，合理分隔成多個(gè)小型地下室，再利用較窄的通道連接多個(gè)地下室，充分發(fā)揮其使用功能。同時(shí)，可在通道設(shè)置變形縫，一方面能減少接縫的數(shù)量，另一方面容易控制變形縫的受力，出現(xiàn)問(wèn)題后可及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采光和通風(fēng)設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵。若無(wú)法保證通風(fēng)和采光的設(shè)計(jì)效果，則無(wú)法全面發(fā)揮地下室結(jié)構(gòu)的作用，無(wú)法滿足建筑工程的建設(shè)要求。如在側(cè)壁外設(shè)置采光井，就會(huì)影響采光井外壁與地下室頂板連接的效果，進(jìn)而降低地下室的安全性。

3.2 外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整體工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，一般在設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮以下2點(diǎn)。

（1）地下室外墻的承受荷載。荷載分為水平荷載與豎向荷載2種（圖2），其中，豎向荷載主要是地下室上層建筑帶來(lái)的壓力，而水平荷載則是建筑物周?chē)翆赢a(chǎn)生的壓力。在墻體配筋過(guò)程中，需根據(jù)垂直墻面的水平荷載確定，即計(jì)算水平荷載產(chǎn)生的彎矩。另外，如果遇大風(fēng)天氣，建筑物地下室也會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，需要建筑設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同條件下的地下室環(huán)境，設(shè)計(jì)不同的承受壓力，進(jìn)而保障地下室外墻承受足夠的荷載。

（2）靜止土壓力系數(shù)。理論上來(lái)說(shuō)，該系數(shù)需要經(jīng)過(guò)相關(guān)試驗(yàn)檢驗(yàn)才能確定，但某些情況下，由于不具備條件進(jìn)行試驗(yàn)，可以采用靜止土壓力系數(shù)0.40～0.45的砂土和靜止土壓力系數(shù)0.5～0.8的粘性土。值得注意的是，在設(shè)計(jì)帶扶壁柱的外墻時(shí)，一般設(shè)計(jì)人員都是按照雙向板來(lái)設(shè)計(jì)配筋，而忽視了扶壁柱的尺寸問(wèn)題。基于此，在計(jì)算地下結(jié)構(gòu)中的扶壁柱時(shí)，應(yīng)按照整體結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。

3.3 頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室頂板處于連接地下室和上層建筑的貼合部位，頂板結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對(duì)建筑的整體質(zhì)量具有顯著影響，所以須重視地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。特別是在某些地下室結(jié)構(gòu)中，頂部設(shè)有園林景觀，此時(shí)設(shè)計(jì)人員就需結(jié)合園林建設(shè)概況準(zhǔn)確計(jì)算覆土的厚度。地下室頂板結(jié)構(gòu)的覆土不得小于設(shè)備管線及土層保護(hù)高度，以充分保護(hù)設(shè)備管線，防止管線在工程建設(shè)中受損。

另外，設(shè)計(jì)中須重視地下室頂板結(jié)構(gòu)的承載力，設(shè)計(jì)人員要全方位考慮建筑物的高度、使用功能和結(jié)構(gòu)所處的外部環(huán)境。在具有特定功能的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員須高度重視建筑的防爆性能，地下室爆破動(dòng)力要滿足消防車(chē)作用板面爆破動(dòng)力的要求。如地下室結(jié)構(gòu)遇到突發(fā)的爆炸事件，要能全面保障建筑的安全性。也就是說(shuō)，在建筑地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需全方位考慮多種影響因素，以有效規(guī)避設(shè)計(jì)中因考慮不全面而出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題。

3.4 抗震性能設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，抗震性能設(shè)計(jì)也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。地下室是建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，若在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能高度重視抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，并對(duì)居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大安全隱患。所以地下室抗震性能設(shè)計(jì)中，應(yīng)開(kāi)展審查工作，注重審查的全面性，同時(shí)還需考慮建筑的高度，加大建筑地下室結(jié)構(gòu)的埋藏深度，以?xún)?yōu)化建筑的抗震性能。這里規(guī)定半地下室埋深大于地下室外地面高度。

地下室抗震性能與地下室墻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有十分緊密的聯(lián)系。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可采取有效措施加固墻壁，以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)效果。由于地下室頂板與上層建筑的貼合度較高，所以地下室抗震等級(jí)也要與上層建筑的抗震等級(jí)基本相同。如建筑整體抗震等級(jí)為二級(jí)，則地下室抗震等級(jí)也需保持在二級(jí)以上，以保證地下室結(jié)構(gòu)的抗震能力，避免由于地下室抗震等級(jí)不足而出現(xiàn)建筑傾斜或坍塌等問(wèn)題。

3.5 抗浮性能設(shè)計(jì)

大型建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)考慮多個(gè)影響因素。地下室浮力對(duì)建筑的影響具有長(zhǎng)期性。地下室浮力是建筑梁柱產(chǎn)生裂縫的主要原因，并主要發(fā)生在工程施工中。一旦在工程建設(shè)中出現(xiàn)了地下水浮力問(wèn)題，隨后就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如這些問(wèn)題無(wú)法采取有效措施加以控制和修復(fù)，工作人員難于修補(bǔ)和處理，無(wú)法達(dá)到原有的設(shè)計(jì)效果。若問(wèn)題較為嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)建筑物的抗震性和耐久性產(chǎn)生較大破壞。

為全面提升地下室結(jié)構(gòu)的抗浮性能，應(yīng)在抗浮設(shè)計(jì)中采取多種切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施。（1）應(yīng)滿足地下室結(jié)構(gòu)建設(shè)的總體要求，適度調(diào)整建筑基坑底部的設(shè)計(jì)高度，顯著提高抗浮設(shè)計(jì)水平。（2）以無(wú)梁樓蓋和寬扁梁為首選，一方面有效降低地下室結(jié)構(gòu)的高度，另一方面可控制抗浮水位，進(jìn)而全面優(yōu)化建筑的抗浮性能。（3）增加地下室結(jié)構(gòu)自重。

為達(dá)到上述目的，可使用基板加載或抗拔樁，該設(shè)計(jì)方式廣泛應(yīng)用在地下室抗浮能力設(shè)計(jì)中，并取得了較為理想的應(yīng)用效果。

結(jié)束語(yǔ)：

為全面優(yōu)化建筑工程的各項(xiàng)性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深度考慮多種影響因素，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要多個(gè)專(zhuān)業(yè)的共同參與。設(shè)計(jì)人員一方面要做好結(jié)構(gòu)計(jì)算工作，另一方面應(yīng)高度關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)整體情況，并積極優(yōu)化地下室抗浮性能、抗震性能設(shè)計(jì)方案，以增大建筑工程的安全系數(shù)，確保整體工程的經(jīng)濟(jì)效益。

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