有關建筑工程地下室結構設計與分析

摘 要:建筑工程的地下室結構設計一直是建筑總體結構設計中難度比較大的部位，筆者在這里先分析了地下室結構設計的重點難點，再從地下室結構的平面設計、抗震設計、保護層設計等幾個方面進行了簡要分析，并舉出具體實例來加以說明。以資同行參考佐證。

關鍵詞:建筑工程 地下室 結構設計

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0054-02高層建筑因為經濟、應用等諸多方面的考慮，基本都設置有底盤地下室，通常來講，以一至二層居多。隨著建筑技術的成熟、建筑需求的增加，地下室的層數和面積都出現了相應的增加，地下室工程在建設項目工程所占有的比重越來越高。但是在這里，我們要注意到，地下室工程因為是處在地面以下，它的施工難度比較大，建筑周期比較長、建造費用相對較高。此外，地下室因為其結構的特殊性，設計與施工難度都比較大，比地上建筑更容易出現質量問題。故而對于設計與施工來講，都有與地上建筑不同的要求。

1 地下室結構設計主要存在的問題

地下室工程牽涉到的專業領域非常廣、專業知識相對復雜。在對建筑工程的地下室進行結構設計時，要綜合考量到使用功能、防火功能、人防需要，還要顧及到管道、通風、攤水、采光等各個專業的相互聯系配合。對于擁有大底盤的建筑群體來說，一般來講，在塔樓部分的使用時期，基本不會發生抗浮問題。但是地下室以及裙房部位卻會有抗浮不能滿足實際要求的毛病。其設計上的主要問題表現在:

(1)結構平面的設計。

(2)抗震設計。

(3)地下室抗滲、抗浮設計。

(4)地下室的結構超長。

(5)外墻的結構設計。

2 建筑工程地下室結構設計應當注重的問題分析

2.1 抗震設計

通常來講，地下室的抗震設計常遇到的問題有。一般來講地下室抗震設計中較為常見的問題為:在多層建筑中，地下室的埋深不夠。房屋的層數加上地下室在內已經達到八層，層數與高度都已經超過設計標準要求。地下室的頂板是上段結構嵌固。地下室的抗震等級應當和地上部分相同。若地上結構的抗震等級是二級，則地下部分的抗震等級也應當是二級。

2.2 抗滲抗浮設計

如果是在地下水位淺，或者在雨水相對較多的地區進行施工，那么，對于地下室層數為一到二層的建筑來講，常規都要考慮到使用階段的抗浮問題。純地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗滲抗浮不符合要求的情況出現。均對這種實際情況，應當采取下面的幾個措施來應對:

(1)在設計條件允許的前提下，盡可能地提高基坑底設計標高，這樣可以起到降低抗浮設防水位的目的。高層建筑基礎底板應當應用梁板筏板基礎或者是平板閥板基礎。

(2)倡導應用無梁樓蓋與寬扁梁。常規寬扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中間。寬扁梁可以有效降低地下部分高度。這樣，在降低抗浮水位上就占有一定的優勢。

(3)強化抗滲抗浮設計的另一個有效辦法是增大地下室自重。這個辦法大體有三種情況:其一是基板加載，其二是邊墻加載，其三是地下室的頂板加載。這種辦法的特點是設計與施工都相對簡單。但是不足之處在于當建筑物需要抵擋較大的浮力時，因為混凝土和相關的增重材料需求量太大，而使施工費用增加。

(4)設抗拔樁。此辦法是抗滲抗浮設計加很常用的方法之一。抗拔均一般情況都要嵌入到埋藏淺嵌入堅硬的基巖之內。因為受施工條件和造價因素的制約，抗拔樁入巖一般不深，這就需要施工過程中對樁端進行灌漿處理。若上覆土層厚度太大，抗拔樁進不到基巖處，那就需要在樁下部設擴大頭，提高抗拔樁的抗拔能力。

2.3 結構超長的處理辦法

因建筑總體設計要求，地下室的結構時常會出現超長現象。很多情況都會超過40～60m。雖然在溫度影響的角度來看，地下室受的影響相對來講較小，但是周邊環境對于地下室的約束力較大，所以應當采取有效的防止裂縫設計。當下較為成功的做法有下面數種。

(1)安設伸縮后澆帶。普通伸縮后澆帶一般寬度在八十至一百公分，鋼筋不被切斷。而對平面尺寸超長的結構，應當設置斷開鋼筋的后澆帶。其寬度應按搭接鋼筋需要的最低尺寸同操作空間的實際情況確定。

(2)除了伸縮后澆帶以外的其它措施，包括:①把微膨脹劑摻到混凝土內。②超過六十米的地下室結構安設膨脹加強帶。③采取相應辦法提升鋼筋混凝土抗拉力。目前，在實際工作中，已經建成的多個建筑，在應用上邊所講的辦法，并進行合理施工的前提下。其應對結構超長的能力已經超過了設計規范上要求數值。

2.4 地下室外墻部分的結構設計

對于地下室外墻的結構設計，我們應當把重點放在土、水壓力的計算上。在設計施工時應池注意下面的幾點要求。

(1)承載能力。地下室的外墻所要承受的壓力來自水平和垂直兩個方向。水平承載力包括地面荷載和側面的土壓力荷載。而垂直承載包括地下室以及上部樓蓋傳重和本身自重。實際上的工程設計當中，風荷載與垂直承載一般起不到控制作用。墻體的配筋主要是受垂直墻面水平承載產生的彎矩所控制。要按照墻板彎曲計算配筋。

(2)靜止土的壓力數值。這在實際施工中應當做具體的實驗來確定，如果沒有實驗條件，那么應把砂土系數值取在0.34至0.45之間，把粘性土系數值取在0.5至0.7之間。

(3)外墻配筋計算辦法。關于帶扶壁柱外墻，不按扶壁柱尺寸計算，而是按雙向板對配筋進行計算。由外墻和扶壁柱協調變形的機理，此設計會使外墻垂直配筋少、扶壁柱配筋不足，而外墻水平布筋產生富余。故而求地下室外墻配筋數量時，按雙向板求取配筋的辦法為宜。

3 工程舉例

(1)工程概況:工程場地部分略帶斜坡，此外基本平整。地上18層鋼筋混凝土框架，地下一層停車庫、人防地下室。總高度54m。持力強為強風化巖或者中風化巖。抗震設計:丙類。

(2)此地下室結構設計要點分析。

①地下室頂板不置大洞口;頂板采取現澆梁板的結構，厚度25cm;樓板的混凝土強度等級為C30，雙向雙層鋼筋配置。保證單方向配筋率超過0．25％。

②本工程地下室頂板是地面以上結構部位的嵌固部分，抗震等級與上部相同，采用三級抗震。

③用預應力管樁作為基礎，直徑500的管樁，其單樁承載力數值1850kN。

④主樓的室內地下室部分頂板適宜承載力，考慮施工后荷載后，取5kN每平方。

⑤此地下室用途之一是作為人防工程，故對本工程露天頂板需考慮到爆動荷載壓力的影響，因此地下室頂板荷載按人防六級考慮，取值750kN每平米。

⑥在和土壤相接處的側壁保護層厚度取4cm，室內混凝土取1.5cm。地下室側面水平配筋在外圍，垂直配筋在內部。

⑦本工程的地下室之底板要以抗滲抗浮的計算為主要工作。把地下水位的高度考慮在50年一遇的級別，抗滲級別設為P6，抗浮水頭級別設為5.1m。

地下室底板用無梁樓蓋計算辦法，計算得出底板厚度60cm。

⑧地下室抗浮設計、驗算。地下室應當驗算出地下的水壓超沒超過地下室恒載。取恒載分項的系數設為0.9，水壓分項系數設為1.0。如恒載能力達不到地下室抗浮需求，就要應用到抗拔樁進行加強浮力抵抗的工作。

4 結語

作為建筑工程整體結構的有機組成部分，地下室建筑質量的高低對建筑整體的穩固性有很大影響。在一些高層的建筑中，地下工程造價甚或超過地上工程造價。因為位置特殊，其結構設計不能不引起我們的重視。設計上要考慮的問題很多，鑒于問題的復雜性，在這里，我們的設計人員就要把握住質量與經濟的兩個大原則，在技術層面去研究解決地下室結構設計中存在的問題。

參考文獻

[1]顧曉鵬．SATWE計算軟件在地下室結構設計中的應用[J]．山西建筑，2008，34(15):53-54．

[2]都軍花，梁麗芳．建筑工程中地下室結構設計探討[J]．中國高新技術企業，2009，25(9):179-180．

[3]楊照夫．金馬同盛大廈地下室結構設計分析[J]．科技創新導報，2009，18(24):28-29．

[4]文華．論述地下室結構設計存在的問題[J]．建材與裝飾，2005(10):10-12．

[5]何鋒.建筑工程地下室結構設計研究[J].建材與裝飾:中旬，2011(4).

[6]陳璋.高層建筑地下室結構設計常見問題分析[J].中國高新技術企業，2009，(12).