建筑物地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

王瑜

摘 要：隨著城市土地資源日趨緊張，城市建筑物的發(fā)展方向朝著空中與地下兩個方面快速拓展，空中高層越來越高；地下地下室功能越來越多。為了滿足地下室多種功能的適用性，就需要認(rèn)真分析地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分考慮地下室的防水、支護(hù)等施工問題，才能排除不均勻沉降、抗浮防震等問題，進(jìn)而保證整體建筑物的建造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計；分析

地下室工程涉及多種專業(yè)，既有防震、防火、人防等要求，還有沉降、通風(fēng)、排水、采光、管道安裝、結(jié)構(gòu)布局等統(tǒng)籌。隨著整體建筑物體積與自重的增大，以及為了適應(yīng)城市地下公共設(shè)施的布局要求，在進(jìn)行建筑物地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，就需要認(rèn)真分析地下室使用功能，充分考慮地下室的防水、支護(hù)等施工問題，才能排除不均勻沉降、抗浮防震等問題，進(jìn)而保證整體建筑物的建造質(zhì)量。

1 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的主要問題

1.1 抗浮問題

當(dāng)?shù)叵陆ㄖ锫裼诓煌杆畬樱苓吿钔翞槊軐嵉牟煌杆粒覉龅責(zé)o積水時，可不考慮水的浮力作用。否則，只要地下存在自由水，且水位線高于地下室底板，地下室必然會受到浮力。當(dāng)浮力達(dá)到一定數(shù)值的時候，就會削弱整體建筑物的荷載作用，打破應(yīng)力平衡，危及到建筑物的安全。對于地下室的抗浮問題，要參考當(dāng)?shù)亻L期水文資料，結(jié)合實地勘察結(jié)果，根據(jù)實測最高穩(wěn)定水位、場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定設(shè)計方案。目前主要采用平板式筏板基礎(chǔ)、加大地下室覆土厚度、設(shè)置抗浮樁等方法來解決抗浮問題。

1.2 不均勻沉降問題

受地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，當(dāng)?shù)叵峦临|(zhì)不是勻質(zhì)土層、地下存在裂隙暗溝坑的時候，即便設(shè)計很好，也難以避免沉降問題；另外，受周邊建筑物應(yīng)力影響、附近工程施工影響，也有可能產(chǎn)生局部不均勻沉降現(xiàn)象。對于不均勻沉降問題，目前一般采用優(yōu)化建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制建筑物間距、加固地基、另設(shè)支撐結(jié)構(gòu)等方法來加以解決。

1.3 地下室結(jié)構(gòu)超長問題

為了滿足地下停車，方便管路鋪設(shè)，安置大型通風(fēng)、空調(diào)等機(jī)電設(shè)備，建筑物樓層地下室往往采用貫通結(jié)構(gòu)，形成了超長超寬（大于60×40米）的地下室結(jié)構(gòu)。超長結(jié)構(gòu)在提供了以上使用方便的同時，帶來了剪力墻承重、混凝土溫度應(yīng)力、墻體裂縫、地下室伸縮縫、差異沉降等問題。這就需要根據(jù)具體情況，采用設(shè)置伸縮后澆帶、設(shè)置膨脹加強帶、加大鋼筋配筋量、提升混凝土配比等方法加以解決。

1.4 地下室的人防問題

在做地下室人防設(shè)計的時候，要注意人防結(jié)構(gòu)的最小截面尺寸取值、頂板最小防護(hù)厚度、混凝土厚度是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，人防荷載取值、人防底板荷載控制、核爆動荷載作用下的等效靜荷載數(shù)值等問題。這些問題，都必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。

2 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

2.1 基礎(chǔ)設(shè)計

良好的開端是成功的一半，地下室的基礎(chǔ)設(shè)計關(guān)系到整體設(shè)計的效果。基礎(chǔ)設(shè)計的重點工作包括：勘察地下室所在地點的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，掌握地質(zhì)特點；根據(jù)工程要求選擇恰當(dāng)?shù)臉痘A(chǔ)，目前應(yīng)用最多的是預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，根據(jù)工程要求，完成地下室功能分配設(shè)計，計算并提供必要的施工數(shù)據(jù)。

2.2 頂板設(shè)計

地下室的頂板承載著地表建筑，既有樓層，也有道路場地，還有園林景觀。此外還要考慮人防標(biāo)準(zhǔn)。因此，必須根據(jù)頂板上方物體特點，設(shè)計頂板的承載力，控制載荷變形，規(guī)劃覆土厚度，安排線路管道排布線路，做好防水排水設(shè)計。這些都要根據(jù)《地下室設(shè)計規(guī)劃》系列標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計，從理論上保證工程質(zhì)量。

2.3 底板設(shè)計

地下室底板處于淤泥質(zhì)土層，對承載力的要求沒有頂板那么高，但是要高于地下室持力層，同時為了滿足超大地下室的功能要求，在地下室底板設(shè)計方面，首先需要注意的是底板的抗浮與防滲能力，這就要求做好抗浮和防滲計算，勘察檢測地下水壓，查明其是否能夠承載地下室恒載，當(dāng)?shù)叵率液爿d分項系數(shù)達(dá)到0.9的時候，小于地下水系數(shù)為1的標(biāo)準(zhǔn)，即為達(dá)標(biāo)，否則就需要采取抗拔樁等技術(shù)，使地下室抗浮問題得以解決。其次按照無梁蓋計算方式，底板厚度必須保證控制在600mm以上，第三，設(shè)計鋼筋配置，把同一方向的鋼筋設(shè)置為一樣的標(biāo)高；確保不同方向上的鋼筋所處的基礎(chǔ)面也不同，以免發(fā)生鋼筋數(shù)量過多，保護(hù)層過大，底板窩頂現(xiàn)象。

2.4 側(cè)壁設(shè)計

地下室側(cè)壁既要承擔(dān)側(cè)方向土層壓力和地下水壓力，還要承載建筑物自身重量，因此，地下室側(cè)壁設(shè)計是比較復(fù)雜的，涉及到不同方向不同載荷不同壓力的綜合影響。在做地下室側(cè)壁設(shè)計的時候，一般要遵循以下原則：側(cè)壁混凝土保護(hù)層不小于40mm，當(dāng)側(cè)壁外有迎水面時，保護(hù)層不小于50mm；側(cè)壁的鋼筋配置，豎直方向鋼筋配置在側(cè)壁內(nèi)側(cè)，水平方向鋼筋配置在側(cè)壁外側(cè)；控制好混凝土強度，既要避免因強度過高而產(chǎn)生過大的收縮力，導(dǎo)致混凝土開裂，還要在滿足強度的前提下盡可能地節(jié)約材料成本。

2.5 抗震、防水設(shè)計

地下室的抗震性直接影響到整體建筑物的抗震級別，在做地下室防震設(shè)計的時候，要保證地下室墻柱與地表建筑墻柱上下一致，在同一直線上，以便更好地抵消外來應(yīng)力。

地下室的防水設(shè)計既要考慮到防水級別，還要考慮到排水的通暢性。首先根據(jù)建筑物防水級別設(shè)定地下室防水級別，然后確定防水層數(shù)，設(shè)計必要的混凝土厚度，選用合適的防水材料，標(biāo)注清楚樁頭與承臺等結(jié)合部的施工要求；在排水方面，要注意避免形成積水坑，要設(shè)計好排水通道，保證積水能夠順利排向室外低水位處。

2.6 后澆帶設(shè)計

為了有效防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土因為收縮或沉降不均而產(chǎn)生裂縫危害，在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要在頂板、底板、側(cè)壁等相應(yīng)位置預(yù)留臨時施工縫，考慮后澆帶的設(shè)計。根據(jù)施工目的把后澆帶分作：沉降后澆帶、溫度后澆帶、伸縮后澆帶，在設(shè)計時要分清楚是哪種預(yù)留后澆帶，因為這直接關(guān)系到預(yù)留寬度、鋼筋搭接方式、接縫處理方案、膨脹劑配比、養(yǎng)護(hù)時間等問題。

3 結(jié)語

總而言之，地下室因其自身功能與結(jié)構(gòu)的特殊性，在設(shè)計時需要考慮協(xié)調(diào)諸多問題，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)處理，保證地下室的安全性與經(jīng)濟(jì)性，使得設(shè)計能夠滿足工程建筑的需要，確保整體建筑物的穩(wěn)定、安全與舒適。

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