建筑結構地下室設計淺談

文/邳磊 華東建筑設計研究院有限公司大連分公司 遼寧大連 116500

地下室的主要構件包含：底板、豎向構件、豎向通道、樓蓋結構，下面對這些構件的設計逐一進行整理：

1、底板

地下室底板主要是由建筑所在場地的地質條件所決定的，主要可劃分為基礎筏板、防水板、剛性地坪等。在結構設計中又主要是針對基礎筏板和防水板的設計。設計要點在于荷載的確定、板厚的確定、配筋的確定：

荷載的確定：由豎向構件傳導的上部結構的荷載；根據地勘報告得到的抗浮水位的水頭高度折算而來的荷載；底板上直接存在的恒活荷載；人防荷載等。

板厚的確定：根據底板的形式，平板式底板主要考慮豎向構件沖切來確定板厚，未進行精確計算前，對平面較規則，滿堂布樁的高層、超高層建筑底板厚度可取每層5～6cm的疊加厚度，抗沖切承載力不足時可局部加厚或加設抗沖切鋼筋；梁板式底板主要考慮地下水位及底板上的恒活荷載來確定板厚。

配筋的確定：底板的最小配筋率宜取板面單向0.20～0.30%，板底單向0.25～0.36%，底板形狀較規則、整體剛度較好時取小值，反之取大值。當采用計算結果配筋時，除核心筒體內隔墻很少等特殊情況外，一般可取筒體外一倍板厚處內力的平均值，但配筋率不得小于最小配筋率的要求。

2、豎向構件

地下室的豎向構件主要區分為內墻和外墻，結構內部的柱子和外墻中的扶壁柱。內墻和結構內部的柱子與室內的主體結構設計沒有太大區別，這里主要針對外墻和外墻中的扶壁柱進行簡要的探討。

地下室外墻厚度不宜小于250mm，外墻厚度應根據其所受的荷載、裂縫的控制要求確定，一般2層地下室（埋深約9～11米）墻體厚度不宜大于550mm；3層地下室（埋深約13～15米）墻體厚度不宜大于650mm。外墻迎水面裂縫寬度不宜大于0.20mm，非迎水面裂縫寬度不應大于0.30mm。

地下室外墻的配筋計算。對于無扶壁柱的外墻配筋計算主要注意因樓面高差、坡道、樓梯等對墻體計算高度的影響就可以了，這里不做贅述。對于帶扶壁柱的外墻，在實際設計時，不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據外墻與扶壁柱變形協調的原理，這種設計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。因此，在計算地下室外墻的配筋時，對于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊，如高層建筑外框架柱之間，按雙向板計算配筋為宜，其余的宜按豎向單向板計算。對豎向荷載較小的外墻扶壁柱，其內外側主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋應根據扶壁柱截面尺寸的大小，適當地配以外側附加短水平負筋加強，外墻轉角處也應適當加強。

3、豎向通道

豎向通道主要包含樓梯、電梯、汽車坡道等，這里只簡單的談幾個需要注意的地方。

樓梯，相對于地上部分的樓梯，樓梯的地下室部分和地下室的樓梯可以不必選用滑動支座或半平臺子結構的形式。地下室的樓梯通常會涉及到地下一層防火隔墻的問題，此時若防火隔墻直接砌筑在梯板上，上應考慮該隔墻的線荷載對梯板的影響，并采取加強措施，墻下設置加強筋，上部下部貫通縱筋至少均為412并錨入梁內。

電梯，在地下室中通常會存在電梯基坑不在底板位置的情況，此時應考慮坑底抗沖切承載力是否滿足電梯的要求。

汽車坡道，通常也分為室內的坡道和室外的坡道，室內的坡道可以做梁板式，也可以做大板、厚板，注意一下對主體結構的影響就好。這里還是重點說一下室外的坡道，大體上有以下幾個問題值得注意：1.基礎：一般直接擱置在土上，如果地下室采用樁基礎，考慮設縫分開，下面土層較差，也可考慮采用同塔樓的基礎形式。2.抗浮：如果比較深，水位比較高，要考慮抗浮的問題。3.外墻：注意計算簡圖，那些外墻是懸臂墻，那些是頂端簡支支撐。特別是在蓋板位置，懸臂墻一般比較高，可以考慮跟建筑商量，增加一段斜的頂板，減小懸臂墻的高度。4.底板：能否成為外墻的支撐條件。

4、樓蓋結構

現下主流的樓蓋結構主要劃分為有梁樓蓋和無梁樓蓋，其中有梁樓蓋又分為主次梁樓蓋、井字梁樓蓋、十字梁樓蓋、加腋整間大板式樓蓋；無梁樓蓋又分為等厚平板式無梁樓蓋、帶托板柱帽式無梁樓蓋、空心密肋板式樓蓋。

有梁樓蓋體系結構的傳力路徑明確，梁可根據建筑使用功能靈活布置，主梁與柱子形成框架，具有良好的剛度，施工簡單，是目前使用最為廣泛的一種樓蓋體系。但是有梁樓蓋體系中一般梁高都比較大，占用較多的豎向空間，不利于設備管線的布置，一般要求的層高也會相應的比較高。相對而言，無梁樓蓋結構體系則具有建筑空間大，不受梁的限制，空間布置靈活，可以有效的增室內層高，施工方面模板和支撐安裝拆除、體系簡單，鋼筋制作及綁扎簡單方便，施工速度快，節省模板。 但無梁樓蓋的延性相對較差，在與柱帽或柱子相接處容易發生屬于脆性破壞的沖切破壞。

現今地下建筑的體量越來越大，地下室的建造成本在整個項目中所占的比重也越來越大，所以，在對地下室樓蓋結構進行選型的時候應根據實際情況，在保證工程質量的前提下，綜合對比各種樓蓋結構體系的建筑層高、材料用量、工程造價等經濟技術指標，選擇更加合理的樓蓋形式進行設計。

結語：

地下室的結構設計看似繁瑣復雜，但是，歸根結底還是構件設計的組合，只要把握設計原理，抓住設計重點，以合理的設計為前提，進行全面考慮，就可以使建筑地下室結構設計工作發揮其最大的經濟作用和社會效益、戰略效益。