地下室結構設計工程中常見問題分析及對策

莊致來 莫 勇

（1、寧波市明州建筑設計有限公司，浙江 寧波 315000 2、中國人民解放軍91727部隊，浙江 寧波 315000）

1 地下室結構設計問題

1.1 地下室結構平面設計

地下室工程涉及的專業極為復雜，高層建筑的地下室結構設計，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業的配合。例如地下室的長度超過設計規定的長度時，需要與結構專業配合，確定是否設置變形縫，通常應盡可能少設或不設變形縫，因為設置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復雜。

設計人員可以通過設置后澆帶和合理使用混凝土外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式，達到不設縫的目的。若地下室過長，依靠設置后澆帶的方法難以解決，設計時可合理地調整平面，通過分割地下室，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。在結構設計時應合理地設置采光通風井，若采光井位置設計不當，也會影響地下室的結構穩定功能。

1.2 地下室外墻結構設計

地下室的外墻是結構設計的重點，應按水、土壓力驗算外墻抗裂。在設計時應注意以下要求：

(1)荷載。地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結構的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括室外地面活載、側向土壓力、地下水側向壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設計中，豎向荷載及風荷載或地震作用產生的內力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋。

(2)地下室外墻截面設計時，土壓力引起的效應為永久荷載效應。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗確定。當不具備試驗條件時，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩定的水壓力按永久荷載考慮，分項系數可取1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項系數宜取1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項系數，當其效應對結構不利時取1.2，有利時取1.0；抗爆等效靜荷載分項系數取1.0。

(3)地下室外墻的配筋計算。實際設計時，配筋的計算，對于帶扶壁柱的外墻，不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據外墻與扶壁柱變形協調的原理，這種設計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。

(4)地下室底板標高的設計。地下室底板標高變化處僅設1根梁，梁寬甚至小于底板的厚度，梁內僅靠兩側箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置(如樓梯問)外墻頂部無樓板支撐，計算模型和配筋構造均應與實際相符。

2 地下室防水設計

地下室防水設計是一項十分重要的工作，甚至是決定地下室設計成敗的關鍵。在防水設計時，應根據工程的性質、使用要求和重要性等合理確定防水等級，根據防水等級確定防水層數。無論防水等級為幾級，地下室混凝土都應采用結構自防水混凝土，防水混凝土的抗滲等級應根據水頭高度與混凝土壁的厚度比確定，不得人為地自行降低。根據防水等級的要求，建筑的地下室僅設l道防水混凝土是不能滿足要求的，一般應做卷材防水。在選用防水卷材時，應考慮到地下室環境惡劣、無法更換的特點，盡量選用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底側應能閉合，尤其應重視節點設計如樁頭、承臺和積水坑等處，若構造設計不當勢必會形成漏底之舟，失去卷材防水的意義。另外，為了防止少量滲水，便于地下室車道處積水的排放，地下室應設排水明溝和積水坑。

3 地下室抗震設計問題

若地下室設計不當，對其整體的抗震性能會產生較大的影響。根據施工圖審查要點，對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度，才能不計算其層數，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結構的墻柱應協調統一。對地下室頂板室內外板面標高變化處，當標高變化超過梁高范圍時則形成錯層，應采取一定的措施進行處理，否則不應作為上部結構的嵌固部位。相關規范明確規定，作為上部結構嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結構，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結構的嵌固部位。結構計算應向下計算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區層數應從地面往上計算，并應包括地下層。

根據《高規)JGJ3第4.8.5條規定，當地下室頂板作為上部結構的嵌固層時，地下一層的抗震等級應按上部結構采用，地下一層以下的結構抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。因此存在的常見問題如：①當上部抗震等級為特一級，地下一層隔墻為上部結構落地剪力墻時，根據《高規》第4.9.2條規定：取地上一層剪力墻墻底截面組合彎矩計算值的1.1倍作為地下一層隔墻的彎矩設計值；取地上一層剪力墻底部地震作用組合的剪力計算時的1.9倍作為地下一層隔墻的剪力設計值；地下一層內隔墻的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋應為0.4%。②半地下室埋深不夠，地下室抗震等級為三級，而上部結構為二級，按GB50011-2001第6.1.3條地下室也應為二級等問題。③根據GB50011-2001建筑抗震設計規范第6.1.14條規定：當地下室作為上部結構的嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的2倍。④地下室柱截面每側的縱向鋼筋面積，除應滿足計算要求外，不應小于地上一層對應柱每側縱筋面積的1.1倍。

4 地下室保護層和墊層厚度問題

GB50108-2001地下工程防水技術規范對防水混凝土結構規定結構厚度不應小于250mm，裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm；對于防水混凝土結構底板的混凝土墊層，其強度等級不應小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應小于150mm。

5 保護層墊層厚度

GB50108-200l地下室頂板鋼筋保護層和混凝土墊層及強度等級應按規范加注第4.1.6條，地下室頂板鋼筋應加強。有的設計地下室外墻，底板等迎永面保護層厚40mm，底板與土接觸處鋼筋保護層厚35mm，不適合GB501O8-200l第 4.1.6條 l柱保護層 25mm，違反GB500l0-2002第9.2.1條I地下室墊層采用C 1 0混凝土，或底板下未做混凝土墊層，違反GB50108～2001 第 4.1.5 條 l地下混凝土構件環境類別劃分與對應的鋼筋混凝土構件保護層厚度未明確，不符合GB.500l0-2002第9.2.1條等。GB50108-2001地下工程防水技術規范對防水混凝土結構規定；結構厚度不應小于250mml裂縫寬度不得大干0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。防水混凝土結構底板混凝土墊層，強度等級不應小于Cl5，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應小于150mm。工程實踐表明如果結構厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規范限值常常是引起滲漏水現象的常見原因，因此規范修汀以后對限值做了相應的提高。

6 結束語

高層建筑是社會生產的發展和人類物質生活需要的產物，是現代社會工業化、商業化和城市化的必然結果。科學技術的進步、經濟的發展則為高層建筑的發展提供了堅實的物質基礎。地下室的結構設計過程錯綜復雜我們應以遵循安全、適用和合理的原則，及合理的設計為前提，進行全面考慮，把問題減小至最低或消除，以使建筑地下室結構設計工作發揮其最大的經濟作用和社會效益，最后達成設計要求。

[1]王典章.防空地下室防水設計與施工，《地下空間》，1990年10卷3期

[2]黃振.地下室結構設計與施工淺析，《中小企業管理與科技》，2008年31期