建筑地基基礎及地下室結構設計疑難處理研究

文/周新新 山東省城鎮建筑設計院 山東濟南 250013

1、地下室結構設計現狀概述

地下室在現代化的建筑設計以及施工中，有著非常廣闊的應用前景，所以很多設計施工單位在工程建設中愈來愈重視地下室的作用，開始大力進行地下室的設計、建造工作。但是在工程總造價成本中，地下室的造價成本非常高，并且受工程所在地區地質條件影響，使得設計人員設計出的地下室作業方案中存在多種缺陷。如果按照可行性較差的作業方案來施工，將會造成竣工后的地下室存在較多的質量隱患，用戶使用時有著較高的風險，影響建設單位的經濟收益。

2、地下室結構設計問題分析

2.1 設計要點

（1）確定建筑結構在地下室的嵌固位置。高層建筑的地下室為全埋式地下室，且地下室頂板不存在大面積的洞口或樓板缺失時，滿足地下室頂板作為結構嵌固端的一般條件，嵌固的位置可以選定在地下室頂板。此時，該結構相關范圍內的地下室的側向剛度（地下一層）同與之相鄰上一樓層側向剛度之比不宜小于2。

（2）確定地下室結構的抗震等級。當結構為單層地下室時，在地上主體結構相關范圍內，地下室的抗震等級應與主樓一致或應根據主樓抗震等級確定。在相關范圍以外的部分，可根據地下室本身，結合當地的地震烈度、設防分類標準進行確定。當地下室為多層地下室時，當嵌固端在地下室頂板時，地下一層主樓相關范圍內抗震等級與主樓相同，地下二層及以下可降低抗震等級，但不小于四級；當嵌固端在地下一層底板時，則地下一層和地下二層在主樓相關范圍內抗震等級與主樓相同，以下各層可降低抗震等級，但不小于四級。（3）在抗浮設計時，設計人員需要根據地勘報告提供的該地區的抗浮設計水位，結合地下室本身的埋置深度，計算該結構承受的最大水浮力。并以此為依據確定地下室結構的抗浮設計方案，確保結構本身具備足夠的抗浮承載力。

2.2 施工縫問題

地下室外墻混凝土在施工過程中極易發生收縮，在基坑邊壁以及自身結構的限制下，混外墻凝土中會形成一定的拉應力，久而久之，形成施工裂縫。根據相關規范標準來看，地下室外墻裂縫不能超過0.2毫米。但在實際施工過程中，大經常會出現外墻滲漏、主體結構與室外出入口之間沒有預留沉降縫、建筑物超過一定長度卻沒有設置后澆帶、基礎底板與地下室外墻之間的連接構造不科學等問題。大部分工程地下室空間較大、長度較長，必須采取一定的措施，避免裂縫進一步擴大，可用措施主要有：（1）在拌和混凝土過程中加入HEA、UEA等混凝土膨脹劑；若是混凝土的實際膨脹值與混凝土最終收縮值之間的差值超過混凝土的極限拉伸值，則表明能夠對外墻裂縫進行有效控制。（2）增設后澆帶；后澆帶的主要作用在于減小施工區域的結構長度，減少混凝土強度產生過程中的收縮應力及消除施工期間的沉降差異等。因此后澆帶作為早期釋放應力的技術措施，在防裂問題中有廣泛的應用。例如在地下室的主體結構與相關功能區（如車輛停放區、雜物擺放區等）之間加設沉降后澆帶；針對部分大規模的地下室，增設溫度后澆帶，進一步避免外墻裂縫的出現。（3）增強鋼筋混凝土的抗拉能力；地下室外墻混凝土施工過程中，需要增設水平溫度筋。不僅如此，由于側壁在實際使用過程中，往往會受到來自頂板與底板的約束作用，從而導致混凝土脹縮不均勻，因此需要在外墻中增設一道水平暗梁來消除這些拉力。

3、建筑地基基礎及地下室結構設計要點

3.1 地下室頂板結構

地下室頂板結構是連接建筑上部結構的重要位置，其施工質量直接決定了上層建筑與地下室的協同工作能力，對于建筑整體都有重要的影響。所以在開展地下室頂板結構設計的過程中，需要針對建筑整體涉及各專業的內容進行詳細的分析，統籌兼顧建筑整體的各項環節，充分的考慮建筑管線的高度和要求等。地下室頂板結構必須保障相應的承載力，通過合理的計算與分析，結合建筑的實際高度、性能、建筑特點、外部環境、可能預見的惡劣氣候特點等內容，確保地下室頂板的實際承載能力。地下室設計人員還應切實針對頂板設計中存在的無法避免的不合理的結構進行精確的分析并彌補，確保地下室頂板設計的科學性、合理性。

3.2 地下室抗震結構

在我國現代建筑設計中，更加注重建筑的抗洪、抗震等多種自然災害帶來的不利因素。尤其是針對地震頻發的地區來說，建筑地基基礎設計更加注重的建筑的抗震能力。在我國城鎮化進程不斷推進的當下，很多高層、超高層建筑，針對此種建筑更應該重視建筑整體、地下室的抗震性能。地下室的抗震設計作為地下室結構設計中最為重要的關鍵結構，與地下室的埋置深度、地下室的外墻結構、地下室材料等各個內容都有著非常緊密的聯系。地下室結構的抗震等級必須保證符合相關規范，確保地震發生時，地下室整體抗震的穩定性，避免地震導致重大災難事故出現。

3.3 地基基礎施工現場勘查對基礎設計的影響

地基基礎是連接建筑結構和地基的重要構件。基礎設計時必須結合建筑工程的地質水文條件還有建筑本身的要求，并考慮對相鄰建筑的影響，結合抗震設防烈度等進行科學合理的設計。地基基礎工程施工現場的勘查工作是進行地基施工的前提，也是設計單位復核基礎設計時所參考的地質資料是否準確的關鍵。因此施工單位必須要重視對施工現場的勘查。地基基礎施工勘查工作主要包括定位、測量、評估、分析等，通過對地基施工現場進行準確的定位，可以從整體上把握該地區的地質環境，最大限度的減少誤差。通過對勘測數據的計算復核，能夠準確評估地基工程的穩定性，以上這些環節缺一不可。

結語：

總而言之，建筑地基基礎及地下室結構設計不僅決定了地下室的質量，而且對建筑整體起到了重要的影響。在實際開展建筑地基基礎及地下室結構設計的過程中，必須要嚴格的結合建筑的實際設計要求和地勢地形、潛在氣候環境影響，合理的針對地下室的各個環節進行科學的設計。