普通地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性分析

宣堯舜

杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司 浙江 杭州 310000

引言：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們開始注重地下空間的利用和開發(fā)，當(dāng)今大多數(shù)建筑物都配備有地下室，在地下室設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中受到諸多因素的影響，需要設(shè)計(jì)師針對實(shí)際進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，分析過程中的要點(diǎn)，多方面共同結(jié)合才能更好的設(shè)計(jì)出合理的地下室工程，并保證施工的質(zhì)量。

一、地下室頂板設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）地下室頂板載荷分析

一般情況下，對地下室頂板載荷進(jìn)行分析時(shí)，首先要考慮來自于覆土的自重荷載、活荷載、消防荷載及施工荷載，其中，覆土自重荷載和活荷載較為容易確定。

消防荷載應(yīng)考慮到受力形式和跨度，根據(jù)消防車道考慮消防車的荷載范圍，使消防荷載布置范圍最小化，從而節(jié)約建設(shè)成本。在施工過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)材料堆放現(xiàn)象，這也對頂板的荷載提出了要求，在設(shè)計(jì)過程中要考慮到頂板的施工載荷，每平方米不能少于5kN，在驗(yàn)算構(gòu)件承載力的過程中，施工荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.5。

（二）地下室頂板構(gòu)造要點(diǎn)

地下室頂板在設(shè)計(jì)過程中，首先要確定嵌固端，理論上講，嵌固端是除了承受軸力、彎矩、剪力之外，其位移和轉(zhuǎn)角全都為零的部位。而從工程實(shí)際角度來看，不存在理論上的絕對嵌固端。嵌固端作為一個(gè)區(qū)域，其嵌固也是相對的。在設(shè)計(jì)中應(yīng)從局部構(gòu)件內(nèi)力，鋼筋配置等方面考慮。作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，在合理的范圍內(nèi)要采取梁板結(jié)構(gòu)，配筋也應(yīng)當(dāng)采用雙層雙向的結(jié)構(gòu)，不作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，要考慮到地下室頂板實(shí)際存在的嵌固作用。除此之外，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)考慮抗震設(shè)計(jì)，在高層建筑中地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)當(dāng)按照上部結(jié)構(gòu)采用。

二、地下室側(cè)墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）地下室側(cè)墻載荷及內(nèi)力分析

在分析地下室側(cè)墻受力情況的過程中，要從不同方向和不同形式進(jìn)行考慮。一般分為豎直和水平方向的載荷，豎直方向主要承受上部結(jié)構(gòu)和地下室頂板結(jié)構(gòu)之間的側(cè)墻自重，水平方向的載荷則是主要是側(cè)向土壓力、地下水壓力、室外地面活動(dòng)等載荷，通常水平方向載荷產(chǎn)生的彎矩對地下室側(cè)墻配筋起到了控制作用，地下室外墻可以根據(jù)支撐情況按照雙向板和單向板進(jìn)行水平方向的載荷作用計(jì)算。

（二）地下室側(cè)墻構(gòu)造要點(diǎn)

通常地下室的側(cè)墻較長，不僅要滿足承載力，也要能保證抗裂，因此混凝土的強(qiáng)度不應(yīng)該過高；側(cè)墻豎直和水平方向的鋼筋應(yīng)當(dāng)雙層雙向布置，水平方向分布的鋼筋不宜采用大直徑鋼筋。此外還應(yīng)滿足地下水技術(shù)規(guī)范要求，在結(jié)構(gòu)厚度和裂縫寬度選取時(shí)考慮實(shí)際狀況，迎水面的鋼筋保護(hù)厚度應(yīng)當(dāng)控制在合理的范圍內(nèi)。

三、地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）地下室底板結(jié)構(gòu)載荷和內(nèi)力分析

底板主要承受底板自重和裝修面層，底板面活動(dòng)載荷，水浮力；當(dāng)?shù)装遄鳛榛A(chǔ)部分考慮時(shí)還承受豎向向上基底反力，無論是何種形式的地下室底板，水浮力在底板計(jì)算中占有重要影響，通常底板配筋由水浮力和基底反力控制，迎水面的鋼筋由裂縫控制。

此外，在抗浮驗(yàn)算時(shí)，需要確定上浮力，在設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合長期的水位觀測資料，勘查最高水位，地下水補(bǔ)給和排泄條件等綜合因素確定浮力，在抗浮驗(yàn)算過程中，考慮到地下室沒有上部建筑時(shí)，抗浮設(shè)計(jì)水位較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取抗浮措施，按照工程的具體情況進(jìn)行要點(diǎn)設(shè)計(jì)。通常地下室的設(shè)計(jì)不會(huì)設(shè)立永久性結(jié)構(gòu)縫，這樣就會(huì)造成地下室整體結(jié)構(gòu)超長，因此地下室設(shè)計(jì)中必須要考慮設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶、后澆帶、加強(qiáng)配筋等防裂縫的措施，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合建筑物的實(shí)際情況選取采用。

（二）地下室底板構(gòu)造要點(diǎn)

地下室底板除了要滿足基本的受力要求外，還應(yīng)滿足地下室抗?jié)B漏防水的要求，通常情況下，地下室的底板厚度和配筋要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能過小。而只作為防水板的底板，厚度一般不小于300毫米，除了滿足這些要求之外，為了防止產(chǎn)生裂縫，還可以適當(dāng)提高配筋率。地下室底板混凝土墊層強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C15，厚度不應(yīng)小于100毫米，而在軟質(zhì)土層中不應(yīng)小于150毫米。當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板的形式時(shí)，應(yīng)在防水板下鋪設(shè)適當(dāng)厚度和長度的壓縮性材料，這樣能夠避免因基礎(chǔ)沉降而改變防水板受力特點(diǎn)。

四、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性分析

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性主要取決于基礎(chǔ)、底板、頂板這三方面。通過大量的實(shí)際工程比較，可以大致分析如下:（1）在保證結(jié)構(gòu)安全的情況下，優(yōu)先選擇天然基礎(chǔ)，選擇樁基礎(chǔ)時(shí)，可采用開工前試驗(yàn)樁來確定樁的設(shè)計(jì)承載力，為最優(yōu)化最合理的布樁提供條件。（2）帶地下室大底盤多塔結(jié)構(gòu)，控制主樓核心筒與周邊的沉降差，可有效減小底板的計(jì)算彎矩，從而控制底板厚度，這也是影響地下室結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一。（3）地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是影響經(jīng)濟(jì)性的重要一環(huán)。通常頂板可采用井字梁、十字梁和大板結(jié)構(gòu)三種布局方式。綜合比較，當(dāng)頂板荷載值≥700 mm覆土重量時(shí)，井字梁經(jīng)濟(jì)性最高。考慮到當(dāng)前施工組織和人力成本也是影響綜合造價(jià)的重要因素，當(dāng)前常規(guī)項(xiàng)目多采用大板結(jié)構(gòu)這種施工方便，受力合理的結(jié)構(gòu)形式。

五、結(jié)語：

總體上來說，在地下室設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)就工程整體情況進(jìn)行考慮，首先確定嵌固端的位置，根據(jù)地下室和上部建筑實(shí)際用途確定抗震等級(jí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行局部構(gòu)件內(nèi)力和配筋調(diào)整。在地下室頂板、側(cè)墻、底板等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)各構(gòu)件所承受的荷載和受力特點(diǎn)，選取相應(yīng)的計(jì)算模型進(jìn)行受力分析，選取合理的構(gòu)造措施。此外還應(yīng)重視地下室的抗浮驗(yàn)算，當(dāng)不滿足抗浮要求時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)采取合理的措施進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，此外，地下室基礎(chǔ)、底板、頂板是地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的重要影響因素，設(shè)計(jì)師應(yīng)充分考慮，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下控制造價(jià)。