建筑工程地下室结构设计方法研究

占三萍

(中国十九冶集团有限公司勘察设计分公司，四川 成都 610000）

建筑工程地下室结构设计方法研究

占三萍

(中国十九冶集团有限公司勘察设计分公司，四川 成都 610000）

空间利用问题是现代建筑工程设计过程中需要重点考虑的问题之一，在建筑设计方案中设置地下室的做法在很大程度上加大了土地的利用效率，同时也为人们的生活提供了便利。地下室结构作为工程设计中的一个重要组成部分，设计的合理性与整个建筑的稳定性直接相关，所以将地下室结构设计工作做好尤为重要。笔者针对地下室结构设计中需要注意的一些问题展开了深入的分析，希望可以为相关研究提供一些借鉴。

建筑工程；地下室结构；设计方法

近年来随着城市人口不断增多，城市土地资源变得异常稀缺，交通拥堵现象越来越严重，城市建筑利用率的加大可以对以上现象得到有效缓解。在现代建筑工程中，尤其是高层建筑地下室逐渐增多，这主要是由于高层建筑基础设计埋深的需要和作为地下停车场、设备用房功能的需要。在这种情况下对地下室结构施工技术提出了严峻的考验。地下室施工本身难度就很大，加上需要建造多层地下结构无疑使难度系数得到提高，很多问题更容易出现，而一旦出现问题就会对整个建筑地基结构产生影响，因此在设计过程中应该对各种影响因素进行综合考虑。

1 地下室基础设计中应注意的问题

首先，在地下室基础设计前，应该针对地下室的位置以及周边环境展开详细的调查与研究，并做好地质勘查工作，进一步掌握有关地下室工程地质的实际情况，为地下室基础设计提供可靠依据。其次，在地下室基础设计过程中应结合工程地质勘察报告，选择合适的基础形式，一般地下室可采用柱下独立基础或桩基础，高层塔楼可采用筏板基础或桩筏基础。因地下室施工在沉降方面有较高的要求，所以在地下室基础设计时，应选择承载力较高的岩层作为持力层。同时，为消除高层塔楼基础与周围相关地下室基础的沉降差，可在地下室塔楼周围设置沉降后浇带，沉降后浇带一般在高层塔楼主体结构施工完成后封闭。

2 地下室外墙设计中应注意的问题

在地下室外墙设计过程中，需要对结构自载能力、水土侧压力等因素进行深入的分析。地下室外墙主要荷载为土、水侧压力及地面附加荷载传来的水平侧压力，呈三角形和梯形荷载形式，如为人防地下室，还应考虑水平人防荷载。回填土土压力应按静止土压力计算，侧压力系数可取0.5。其次，还受到顶板（或楼板）、次梁传来的竖向荷载，受荷形式复杂，为压弯构件。一般可按水平侧压力作用的的纯弯构件计算，并考虑竖向荷载的影响。纯弯构件计算时，单层地下室可按顶部铰接，底部刚接的竖向单跨梁计算，多层地下室可按顶部铰接，底部刚接的竖向多跨连续梁计算，同时应对裂缝宽度进行验算。竖向和水平分布筋的布置与一般剪力墙相反，即竖向钢筋应配置在侧墙外侧，水平钢筋应配置在内侧。当地下室顶板（或楼板）有次梁搭在地下室外墙上时，梁下应设暗柱，暗柱配筋应按竖向荷载计算，且竖向配筋应大于或等于地下室外墙按侧压力作用的单向板带计算的配筋。

在实际设计过程中还需要对侧墙设计成本进行充分的考虑，一方面应保证侧墙有足够的承载能力，另一方面要合理控制侧墙的厚度和混凝土强度，最终达到有效节约成本的目的。

3 地下室底板设计中应注意的问题

在地下室底板设计中，抗浮计算与抗渗能力为设计的主要内容，如为人防地下室还应考虑人防荷载。抗浮计算时，地下室底板应按无梁楼盖的方式进行计算，可采用有限元软件计算，如PKPM软件JCCAD模块中的防水板抗浮计算等。按无梁楼盖方式计算时，应考虑独基或承台作为柱帽的有利作用。地下室底板应验算施工阶段和使用阶段两种工况下的的抗浮稳定性。抗浮设防水位由工程地质勘察报告提供，地下水浮力按标准值计算，抗浮安全系数一般取 1.05。在地下水作用下，地下室底板应具有足够的强度和刚度，且应进行浮力作用下的抗弯、抗剪和抗冲切承载力验算。抗浮（渗）板厚度一般≥250mm，抗浮板底部还应设置松散材料垫层，以防止柱基沉降时，抗浮板受到向上的土压力。

当地下室底板抗浮验算不满足要求时，需采取必要的抗浮措施，如设置抗浮锚杆或抗拔桩，增加结构配重，地下室底板下释放水浮力等。

地下室整体抗浮验算时，需对结构自重较小的区域进行局部验算。抗浮验算不满足时，可采取与底板类似的抗浮措施。

4 地下室顶板结构设计中的难点分析

4.1 选择地下室顶板结构形式

地下室顶板主要有现浇梁板式顶板、无梁楼盖及空心大板等形式，其中现浇梁板式顶板是目前最常见的顶盖结构形式。现浇梁板式顶板按次梁的结构布置分为井字梁、十字梁和单向双梁三种形式，在顶板覆土较厚及荷载较大时，井字梁结构布置形式综合成本较低，同时梁高相对较小，能有效节省空间。

4.2 地下室顶板结构计算及设计

地下室顶板因荷载及构造要求，板厚较厚，普通地下室顶板板厚宜≥160mm，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时板厚宜≥180mm。对于这种较厚楼板，采用的传统楼板设计方法与顶板的实际受力偏差较大，此时应采用SlabCAD等复杂楼板有限元软件进行校核计算。

地下室顶板应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%，且不得采用冷轧带肋钢筋等冷加工钢筋。

4.3 地下室顶板是否作为上部结构嵌固部位的判定

当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，要求地下室顶板应避免开设大洞口，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于 2及规范规定的其他要求。一般地下室因场地景观和绿化的需要，覆土较厚，且一层楼板与地下室顶板间形成较大高差，相当于开设大洞口，不满足地下室顶板作为上部结构嵌固部位的要求，此时应以上部塔楼基础顶面作为上部结构嵌固端。

5 地下室抗震设计

当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地震作用下上部塔楼结构的屈服将发生在地上一层楼层部位，并影响到地下一层，塔楼范围地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低，但不得低于四级，上部塔楼范围以外的地下室，抗震构造措施的抗震等级可采用三级或四级。当上部塔楼以基础顶面作为嵌固端时，塔楼范围以内的地下室的抗震等级与上部结构相同，塔楼范围以外的地下室，抗震构造措施的抗震等级可采用三级或四级。

6 地下室整体设计中应注意的问题

6.1 地下室的防水

防水是地下工程施工的难点之一，在做好建筑防水做法的同时，结构设计应考虑构件本身的自防水。与水土直接或间接接触地下室顶板、外墙、底板、基础等构件应采用抗渗混凝土，同时结构构件计算时应验算裂缝宽度，以满足规范要求，且采取抗裂措施如在混凝土中加入聚丙烯纤维等，钢筋保护层适当加厚。

6.2 超长超大地下室的设计

地下室工程不宜设置变形缝。对于一些超大型地下车库工程，为避免施工期间温度伸缩变形的影响，可每隔 30m～40m设置贯通顶板、底板及墙板的施工后浇带，后浇带宜设置在柱距三等分的中间范围内以及剪力墙附近，后浇带宜滞后60天浇注，并采用高一级强度等级的不收缩混凝土。上部塔楼范围超长时，还应设置膨胀加强带。

结语：

综上所述，文章主要针对地下室顶板、侧墙等重要结构设计提出了一些简单的分析与论述，以期通过本文的研究可以使建筑工程中地下室结构设计的安全性与合理性得到提升，进而对建筑工程地下室结构安全性与稳定性进行保证，最终更好的为整个建筑工程质量奠定坚实的基础。

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TU7

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1007-6344（2015）07-0124-01