高層建筑地下室結構設計中常見問題分析

張　旭（福建　泉州　362000）

高層建筑地下室結構設計中常見問題分析

張旭
（福建泉州362000）

摘要：本文主要對地下室結構設計過程當中的重點問題進行了論述，希望通過本文的論述，能夠為相關的同仁提供幫助。

關鍵詞：地下室；結構設計；問題分析

1　地下室層高的確定

地下室層高的選取是一項非常重要的工作，其在很大程度上影響著地下室的設計，包括地下室基礎維護的設計、地下室的抗浮設計等各個方面。具體可以采取下列幾項措施來進行地下室層高的優化處理：首先，應該采取有效的措施來盡可能地減少地下室頂板覆土層的厚度。頂板覆土厚度的確定主要考慮兩個方面的因素，一個是給排水專業雨污水管道的鋪設，還有一個是景觀專業植被種植的具體需求（如圖l所示）。

另外，地下室頂板可采用無梁樓蓋結構形式，可有效地減小地下室層高，此時頂板板厚度可取400mm，并設置柱帽，此時地下室層高較一般梁板結構可減小600mm左右，如圖2所示為筆者所做的某地下室竣工后使用狀況。柱距8.4m，地下室頂板厚400mm，采用無梁樓蓋結構。綜合各個方面的因素，對消防管道進行嚴格地設置，這樣能夠節省200mm的地下室層高；通風管道應該沿著車位內側或者是墻角進行布置，避免布置在通道的位置上，來進一步提高通道的凈高效果；將地下室底板覆土層取消，能夠有效地節約200mm～300mm的地下室層高。

2　地下室設計中的變形縫與后澆帶

對于高層建筑來說，比較常見的變形縫主要包括以下幾種：伸縮縫、沉降縫、防震縫等等。伸縮縫的形成主要是由于從基礎往上把建筑物斷開，防止建筑物由于溫度或者是伸縮變形而造成開裂甚至是破壞。所以說，建筑在沉降縫位置的地方應該從上部至基礎全部斷開，把建筑整體分為若干個部分，進而確保各個部分的沉降都能夠保持均勻，防止由于沉降的差異太大而造成開裂破壞；防震縫會把建筑分為平面規則的、較為簡單的。在進行防震縫設置的時候，在其設置位置的地方可以將其斷開，也可以不將其斷開。對于任何工程項目來說，在進行以上三種變形縫設置的時候，都必須要做到考慮周全。對于高層建筑的地下室來說，防水要求是最基本的，但是變形縫剛好是防水最為薄弱的一個環節，一旦沒有處理到位將會導致地下水滲漏現象的發生。所以，在進行地下室設計的時候，應該盡量設置后澆帶，由此來有效地避免變形縫的設置。

圖1　優化后地下室剖面圖圖2　設置柱帽地下室照片

《高規》當中也作出了規定，指出了高層建筑的地下室不適合進行變形縫的設置。通常情況下，地下室都會進行施工后澆帶的設置，主要目的在于把硬化過程中的應力完全釋放出來，進而達到有效控制以及減少混凝土初始裂縫的目的。所以，在《高規》當中指出，在地下室大于伸縮縫的最大距離需求的情況下，應該每間隔30m～40m的距離進行施工后澆帶的設置，需要注意的是，要確保施工后澆帶能夠貫通地下室頂板、外壁以及頂板，還有一點應該注意的是，后澆帶的設置一定要盡量避開梁板的最大受力位置，通常情況下，都將其設置于柱距的三等分線周邊的位置。后澆帶澆筑的時間也有所講究，一般要求在60d以后進行。

此外，在材料上并可做特別要求和處理。如要求在混凝土中添加一些抗裂防水的外加劑，通常主要為膨化劑和抗裂纖維，可有效地防止地下室開裂滲水。對于施工工期要求比較緊無法留置較多的后澆帶的工程，亦可采用膨脹加強帶的做法，此時膨脹加強帶的區段長度應通過計算確定，一般以不超過120m為宜。

3　地下室外墻的結構設計問題

3.1荷載計算

地下室外墻承受了多方面的荷載，包括上部結構傳來的豎向荷載以及水平荷載。然而，在對地下室外墻進行結構設計的時候，通常情況下，上部結構豎向荷載所產生的內容起不到任何的控制效果，可以發揮控制效果的還是由于水平荷載所產生的內力。在具體的應用過程當中，豎向荷載與地震所產生的力是很難進行控制的。而墻體配筋應該考慮到垂直于墻面的水平荷載形成的彎矩，通常情況下，豎向荷載的壓彎都不考慮在內。對于靜止土壓力系統需要結合具體的試驗進行確定。如果實在無法開展試驗，可將黏性土的值確定為0.5～0.7，黏土值可以確定為0.34～0.45。

3.2配筋計算

因為地下室工程當中的臨空墻以及頂板、外墻和頂板的交接部位承受很大的作用力，因此，要考慮到整個結構的穩定效果，就需要把地下室側墻外的豎向鋼筋伸人到頂板當中。在具體操作的時候，應該根據雙向板來對配筋進行嚴格的計算，而不是按照扶壁柱的尺寸來計算。在對地下室外墻的配筋進行計算的時候，不僅和外墻方向垂直的部分有鋼筋混凝土，其余形式的外墻一般也應該根據豎向單向板進行配筋的計算。對于豎向載荷相對而言比較小的外墻扶壁柱，不管是外墻轉角的位置，還是內外側的主筋部分，都應該采取相應的措施進行加強處理。需要注意的是，扶壁墻的截面積是界定外墻水平分布筋的有效依據。

4　抗浮設計

地下室設計中，一項很重要的內容是抗浮設計，其合理的設計將會很大程度上決定工程造價。

（1）荷載取值

恒載應取頂板覆土自重，地下室頂板、底板梁板及柱自重、地下室建筑地面自重及基礎自重。

圖1　優化后地下室剖面圖圖2　設置柱帽地下室照片

圖1優化后地下室剖面圖

活載：不考慮活載。

（2）抗浮水位的確定

一般地質勘查報告中會對抗浮設計水位予以明確，但在實際工程設計時應對具體工程做出具體分析，對地勘報告中提及的水位結合工程周圍環境地形標高是否合理進行分析，避免水位過高造成浪費和水位不足存在安全隱患，對于有一邊露出地面的面積較大地下室，可在底板底設置濾水層和導流盲溝使底板板底的水排出以減小或消除水位的影響。

另外，根據地下室四周填土的滲透性，對水壓力予以折減。

（3）抗浮措施

對于自重無法抵抗浮力的地下室應采取抗浮措施。抗浮措施包括錨桿、抗拔樁等。錨桿及抗拔樁的極限抗拔力應通過試驗來確定，應盡量通過提高抗拔力措施來減小其使用數量。值得一提的是，由于錨桿及抗拔樁均為抗拔樁極限值，除以2為其特征值，此時用來抗水浮力的地下室自重也應為特征值，既自重不必乘0.9的系數，這樣才使得其安全度與基礎及樁一致。

5　地下室的防水設計問題

如何才能夠有效地將地下室的防水問題解決到位，需要做好以下幾個方面的工作，首先，在具體設計的過程當中，一定要緊密地結合工程的具體性質，根據具體需求以及重要程度等各個方面的因素來科學合理地確定防水的具體等級，在進行地下室防水設計的時候，具體應該注意三個要點：第一個要點是主體結構的防水；第二個要點是細部構造的防水；也被稱之為節點防水；第三個要點是結構的抗浮設計，包括局部抗浮以及整體抗浮。很大一部分的地下室主體結構防水就是采用防水混凝土。通常情況下，防水混凝土被分為以下幾種：普通混凝土、外加劑防水混凝土、膨脹水泥防水混凝土。在選擇防水混凝土的時候，一定要考慮到設計抗滲等級這一要素。對于地下室的節點防水，需要對地下室的相應施工縫、變形縫以及后澆帶等采取相應的防水處理，比如設置止水帶、止水鋼板等等。

結語

綜上所述，通過加強地下室建筑的方式，可以最大限度地利用地下空間，進一步提高地下工程的質量，使得整個建筑的質量得到有效地提高，促使工程建設規劃科技水平的進一步提高，有效地提高地下城市空間開發利用價值。

參考文獻

[1]陳遠森．淺議高層建筑地下室結構設計中應注意的幾個問題[J]．黑龍江科技信息，2008，12（29）：276．

[2]徐氫清．高層建筑超長地下室結構設計的若干問題[J]．科技創業家，2012，3 （10）：37-38．

中圖分類號：TU97

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