建筑工程地下室結構設計方法的探討

■趙光超，李連東

■1.身份證號碼:410526198609089097，河南 鄭州 450000;2.身份證號碼:410728198609277630，河南 鄭州 450000

土地資源有限，隨著建筑不斷的發展，地下開發利用成為現在建筑和城市交通發展的趨勢，在實際建設過程中，由于受到使用功能和結構需要的限制，大多數建筑在施建過程中，都進行設置地下室，且建筑層也在不斷增加，這種建筑結構的發展趨勢是向地下多層發展，因此，防水和施工的地下室，已經成為建筑工程的重點，在建設過程中也非常關注。由于在地下室的建設過程中，它具有比較高的隱蔽性，也具有特殊的環境，所涉及的施工工種也比較多。如不多加重視，就會出現質量問題，所以，在地下室的建設過程中，對設計地下室結構，要有具體嚴格的要求。

1 設計地下室結構過程中存在的問題

地下室施工過程中，所涉及的施工專業比較多，需要彼此結合來完成，在施工前的設計，要考慮地下室的設備、人防需求、防火等設施建設，并且與地下的排水、坑道、通風等功能相結合。對于高層建筑的大底盤地下室，在實際使用中，會存在塔樓沒有抗浮的情況，而且在地下室抗浮設計中，只是考慮了正常情況下所產生的極限狀態，在建設過程中，對出現洪水期等情況，考慮的還不夠。因此，抗浮不夠會損壞施工過程中的很多區域。并且對涉及的其他系統工程也有很多影響因素，如材料、設計、施工等，對整體地下室的影響因素主要有以下幾個方面:(1)建筑過程中所設計的抗震能力;(2)建設過程中設計的平面結構;(3)建筑過程中設計的外墻結構;(4)建設過程中設計的地下室抗浮。

2 優化地下室的建筑結構設計

2.1 設計平面結構的問題

在建筑工程中，地下室的平面結構設計要考慮防火要求、使通風、使用功能、排水、采光、坑道、管道等。例如在地下室設計過程中，出現地下室的長度和設計長度不一致的情況，要通過結構專業，看是否需要變形縫的設置。通常情況下，在變形縫的設置過程中，盡量少設置，或者是不設置，由于變形縫的設置，在處理過程中，使施工的難度加大。設計人員在設計過程中，為了達到不設縫的目的，可以通過合理的使用混凝外加劑，或者通過設置后澆帶、地上設縫、地下不設縫等的設計，如果地下室過長的情況下，設置后澆帶已經無法解決問題，設計人員可以通過具體的實際情況，利用較小的幾個地下室，對地下室進行分層，然后用窄的通道連接各個地下室，實現使用目的。此時，變形縫的設置可以在通道處，這樣不僅使接縫的數量降低，而且變形縫所受的力也小，容易補救。解禍股的設計過程中，采光通風要設計的合理，如果對高層建筑設計的采光通風不正確，會失去地下室的穩定功能，地震力和上部結構的風力不可以傳送到側壁和地面上，對建筑深埋的基本要求也無法達到。例如側壁外設置采光井，就會出現采光井外壁和地下室頂板無法連接，進而使地下室結構的穩定性降低。

2.2 設計地下室的抗震

地下室建設時，要考慮它的抗震功能，如果沒有正確的考慮抗震設計，會影響到整體建筑的抗震性能，因此，要在審查的過程中，要具體到施工審查的要點。通常施工過程中，地下室的外地面高度要低于半地下室的深埋度，只有這樣才可以不計算建筑層數，進行計算室外地面的高度，地下室的墻柱和上部結構墻柱要協調統一。如果內外板面標高和地下室頂板位置發生變化，像標高己經超出梁高的范圍，此時會形成錯層，要進行處理，不然上部結構部位不能形成。要進行相關規定的明確，頂樓是地下室樓層的上部結構，所使用的樓蓋應該是梁板結構，要求下部結構的建設，要保證對負荷地下室底板和樓層。同時要關注的，是計算剪力墻的加強區，在計算時。雖然是從地面向上計算，但也要把地下包含進去。

2.3 抗滲設計

地下室在設計過程中，受力設計是一個方面，對抗滲設計也極其重要。由于鋼筋混凝土在工作工程中是帶裂縫的，要實現抗滲，一般采取的措施有以下幾個方面:(1)混凝土的補償收縮。在混凝土中摻入UEA，HEA 等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫。(2)膨脹帶。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補償混凝土的早期收縮變形，而設置補償收縮混凝土帶可以實現混凝土連續澆注無縫施工。根據工程實踐，一般超過60m 設置膨脹加強帶。(3)后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛應用。(4)提高鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土應考慮增加抗變形鋼筋，如側壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用:側壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力。通過以上的措施后，還要注意養護混凝土。

2.4 外墻結構設計的方法

地下室結構設計過程中，重點是外墻結構設計，計算方法是根據水壓力和土壓力。在外墻結構設計時，主要考慮以下幾個方面:(1)土的靜止壓力系數的計算。靜止壓力在確定時，是依據試驗來確定，如果無法滿足試驗條件的情況下，選取的粘性土范圍可以在0.5 至0.7 之間，選取的砂土可以是在0.34 至0.45 之間。(2)荷載力承載設計。總體而言，可以將地下室的外墻荷載力分為豎向與橫向荷載力，其中豎向荷載能夠承載整體結構性樓蓋的自身重力和傳遞重量，而橫向荷載則包括來自側向壓力、人工防護以及地面的荷載，在設計考慮過程中，合理計算各荷載對墻體內部配筋彎曲的程度，一般只考慮橫向荷載配筋彎曲力的大小，而對豎向的彎曲力則不予考慮，只對墻體彎曲處進行彎曲配筋曲力的計算。(3)地下室的外墻體配筋計算。對于地下室的外墻處合理配筋的計算，如果設計有扶壁柱形式的外墻，就需要依據設計的要求利用雙向板對配筋實施計算，由于整體電算計算法只考慮到了墻體與墻柱的配合與協調，并沒有充分考慮到墻柱截面以及內墻鋼筋混凝土連接處的承載力。該方法計算出的結果，會導致在設計過程中對地下室的外墻水平配筋較多、力量富余，而扶壁柱的配筋相對少、力量弱，致使墻體豎向配筋承載力不足。因此，在設計配筋計算過程中，要合理考慮墻柱的截面面積與豎向配筋連接處的承載力，只有通過雙向板形式的計算，才能使有扶壁柱的墻體的配筋計算更為合理。但對于沒有扶壁柱的墻體豎向配筋承載力的計算則可以直接使用單向板計算法。

3 結語

綜上所述，通過對建筑地下室的組成、特點、設計原則、設計要點及其構造措施方面介紹了人防地下室及墻體結構，并和普通地下室墻體結構的比較，更明確了在兩者的區別及在設計中應該注意的問題。對地下室結構設計的方法做了具體的討論，特別討論了外墻和抗震、抗滲結構設計的方法，這些都是通過具體的一個數值來界定的，但結構受力是一個連續性的過程，并不是通過某個數值做一突變的界定的;上端頂板的邊界條件只是通過板厚來確定的，沒有考慮頂板和頂板梁共同作用剛度增加的問題;壁柱和上框梁考慮作用在其上的荷載時，其作用點只是大致位置作用在壁柱或暗梁的中心，忽略了其偏心作用產生扭轉效應;鋼大門考慮到戰時強大的空氣沖擊波作用和洞口的應力集中作用，按懸臂梁還是連續梁計算都存在著疑問。因此，在建筑工程地下室施工過程中，建設地下室時，是非常復雜的工程，由于高層建筑的上部有很大的負荷，建筑基礎埋深也非常大，如果沒有合理的設計，會嚴重影響建筑的正常使用，同時也會影響工程造價。因此，在對地下室設計過程中，對其安全性、可靠性和經濟型都要有保證，同時對抗滲結構設計的要求也要進行考慮，確保地下結構在使用過程中正常，且安全。