地下室設計的幾個問題

[摘要]地下室作為上部各主體塔樓的連結結構，而且與場地地基接觸，設計的好壞直接影響到結構的可行性及工程造價。地下室結構應據條件采取合理經濟的基礎選型，采取合理安全的抗裂滲構造措施。

[關鍵詞]差異沉降；整板筏基；抗浮驗算沉降或施工后澆帶；配筋率；裂縫

地下室設計是一個涵蓋面極廣的設計內容，原因在于場地基礎的復雜多變、地下室功能的多樣性，地下室作為上部各主體塔樓連結結構面且大多為超長結構、地下室與上部主體結構及與下部地基基礎的協同作用等等。同時由于地下室直接與場地地基接觸，設計中仍然存在一些含糊及爭議的問題。如地下水壓力是否及如何考慮土層的滲透性影響；人防地下室底板受地下水位影響，底板的爆炸動載如何取值；當主塔樓與裙房（地下室）連體不分縫時，如何考慮主塔樓側移及地基沉降時鄰跨裙房地下室的受力影響；裙房地下室與主塔樓連結處的溫度集中應力如何考慮等等。

本文主要針對地下室基礎選型、外墻計算及地下室各部分的抗裂設計做簡要闡述。

1、基礎選型

地下室基礎設計選型，應根據主樓與裙房（地下室）沉降差異情況，場地地基及綠化覆土的實際情況采用不同的基礎選型。如果地下室上覆土較厚或裙房層數足夠，滿足或基本滿足抗浮設計要求的前提下，地下室基礎多宜采用天然獨立基礎或整板筏基或在柱下布抗拔樁以滿足抗浮要求，如石竹地下室基礎及底板設計中，采用的就是此方案。為建設方節約了大量資金及施工工期。

當地下水上浮力（對底板產生的沖切力）大于上部結構總的自重荷載（對地基土產生的壓力）時，當地下室底板考慮人防荷載時，整板筏基的意義就顯得尤為明顯和重要。因為此種情況下，柱下樁基除了起到抗浮作用之處，沒有任何存在的價值。因為此時底板已有足夠厚度來滿足整板筏基的設計及構造要求。

某項目單層地下車庫，頂板覆土±1.2米，設計穩定水位-0.8米，底板水壓48.5KN/m2，按6級人防地下室設計，等效靜載標準值頂板75KN/m2，底板55KN/m2。使用程序為PKPM系列之SATWE，底板使用SATWE中slab程序計算。某柱（8×7m2）結果如下：頂板下傳柱底軸力3321.2KN，底板上傳柱底壓力4397.2KN。板厚取500mm砼C30，柱底沖切破壞錐體周長C=8m，計算沖切破壞安全系數為0.73-1。本柱設計計算抗浮力標準值△F=486.4KN，設計樁長約為25-30米，單根φ500（125）預應力管樁即可滿足抗拔要求，原設計為3@400管樁。

2、地下室側墻設計

地下室外墻計算配筋通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算墻的配筋；當驗算裂縫寬度時，可按壓彎構件驗算裂縫寬度。

1）荷載組合

a、地面活荷載P=5-10KN/m²（室內取5KN/m²，室外取10KN/m²）。

b、土側壓力（地下水位以上與水位以下土側壓力分開）q2，q3。

c、水壓力a4。

d、人防等效靜荷載。

ql=p·Ka

2）室外汽車入口側擋墻計算與普通側墻計算模型不同，也無需用計入人防等效靜荷載（因上部開口原因），應另行設計，一般按三邊連續一邊自由或單向板的上端自由底部固端計算。

3）當外墻高度不滿足上部荷載的擴散剛性角要求時，注意有形成深梁的可能，此時應驗算墻頂及墻底所需用配筋。

3、抗裂構造措施

1）地下室頂板結構，為避免由于主樓與裙樓（或地下室）之間由于沉降差及剛度差而使邊界局部產生結構荷載位移應力、溫度應力及混凝土硬化過程產生的干縮裂縫，應離主樓一定范圍內設置沉降或施工后澆帶。

關于后澆帶離主樓距離問題，應視裙樓（或地下室）與主樓基礎選型不同產生的差異沉降而言，地下室如選用天然筏基，主樓與裙樓地下室沉降為連續曲線，其影響范圍多達數十米，但因上部結構計算不考慮與基礎的協同工作，主樓與裙房（或地下室）及地下室若干跨之內均存在差異沉降，由此而產生的應力，應根據地基情況不同區別對待。

對超長連續樓面或其它溫度、收縮應力較集中區域內，宜按《混規》第10.1.9條配通長鋼筋。

2）地下室側壁一般較長，為控制溫差和千縮引起的垂直裂縫，應加強抗裂構造措施。如側墻頂設暗梁，即可起到抗裂作用，又可滿足墻頂由于頂板梁產生的局部抗壓要求。適當提高墻體水平構造筋的配筋率（p_sh=Ash/b_asv）p_sh不應小于0.5%，使用12-16@150較合理。

3）其它構造詳附圖（可根據地下室總面積及總長度大小參考需要選用）。

圖（一）：柱子配筋及局部剛度都很大，從而造成應力集中。

圖（二）：側墻水平筋在中部宜加密處理。

圖（三）：地下室頂板框架梁應與單體柱聯結：頂板次梁與體邊梁聯結處多產生裂縫，結點處宜做箍筋φd@100加密處理如上圖。（吊筋另詳）

圖（四）：側面墻拐角處由于短墻拐角處延性很小容易出現裂縫，宜在此處加腋。

地下室設計實際操作過程中，如抗浮驗算、擋墻設計、底板設計、樁基設計等等。最為關鍵的在于不同

的荷載組合方式及不同的計算簡化模型。當考慮人防爆炸動載時，組合系數及材料的選取直接影響到計算結果的大小。

結語：

在現代化城市發展中，地下空間的利用越來越多，也越來越復雜。所以，相關設計單位一定要對其結構設計要點進行深入的分析，不斷總結，并掌握其設計中存在的缺陷和不足，進而針對性的提出相關解決對策，為提高建筑結構設計水平打下良好的基礎。