关于地下室结构设计中的若干问题

王悦恒

摘 要：本文结合结构设计理论、国家标准规范等，介绍地下室结构设计中需要注意的关键性问题，同时谈谈自己的心得和体会。

关键词：地下室结构设计 结构布置 地基基础

引言

地下室在民用建筑及办公建筑中应用越来越广泛，特别是高层建筑，由于埋深的要求普遍设置了地下室。地下室一般用于商业、地下停车库、人防等。地下室大部分采用框架結构，顶板可以采用梁板形式、无梁楼板形式，基础多为筏板基础。本文结合自己的设计经历谈谈地下室结构设计中一些问题的处理方法和关键性问题的控制思路。

1.关于设计过程的沟通

设计不只是人与电脑的沟通，更是人与人沟通。当然这种沟通有对内的专业间沟通，有对外的和甲方、相关单位沟通，最终的目的是设计出合格的产品。所以设计过程的沟通是设计成功的关键，有的设计师只做自己的设计，这样是不对的。一个好的设计不是一个专业的设计，而是众多专业一起努力的结果。例如：结构梁布置直接影响设备管线的布置，所以如梁布置变化需跟设备专业及时沟通处理，避免后期返工增加没必要的工作量。同时如果设备专业管线标高、穿墙套管、穿梁套管等有调整也要及时通知结构专业修改。所以设计过程中参与设计人员要及时沟通配合。

2.地上主体建筑与地下车库的关系

地上建筑与地下室的连接主要跟二者基础埋深、相对位置等因素有关。大体上有两种即连成整体和设连通道脱开。前者主楼和地库间设置后浇带，车库作为主体的附建的一部分。优点是：流线比较直观、使用方便，可以直达地上，业主舒适度较高。从结构上又能节约侧墙长度，降低建设成本。缺点是主楼和车库间的后浇带对设计和施工质量要求较高，抗渗漏要求较高。第二种连接为通道连接，车库和主楼间设置连通道连接，交通便捷。车库往往在主楼间穿插设置，可能造成地库轮廓线多变，无形增加了外墙面积且转角多车位布置较，浪费面积较多。连通道处防水做法对施工亦有较高要求，抗渗漏较难。

3.地质勘察报告

地质勘察报告是地基基础设计的依据，设计人员应充分了解场地的土层分布、受力及变形情况。地质报告应对有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度；建筑物范围内的地层结构及其均匀性，以及各岩土层的物理力学性质；地下水埋藏情况、水位变化幅度及规律，以及对建筑材料的腐蚀性；在抗震设防区应划分场地土类型和场地类别，并对饱和砂土及粉土进行液化判别；对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计方案建议；提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议；设计人员根据地质报告选择合理的持力层，控制结构的变形和沉降。

4.净高和净宽的控制

净高直接影响结构层高，进而影响地库埋深，恰恰埋置深度是影响造价的关键因素，所以在尽可能的情况下，尽量降低层高。确定层高要充分考虑梁高、设备管线高度、使用功能要求等确定。汽车坡道、非机动车坡道出入口处净高必须认真复核，必要时梁需要上翻。净宽控制主要是单双车道净宽控制、车道转弯处净宽控制。

5.关于地下室设计的荷载

地下车库设计的荷载有使用荷载、水浮力、消防车荷载、人防荷载、景观荷载、施工活荷载等，消防车荷载不与消防车荷载、人防荷载、景观荷载、施工活荷载同时组合。同时根据结构梁布置情况、覆土深度等对消防车荷载进行折减。设计过程中需要跟景观密切配合，确定景观荷载大小和具体位置，不要景观荷载和消防车荷载满铺设计，这样会给设计带来较大的浪费，而且是没有必要的。

6.关于地下室结构构件的布置

地下室结构构件的布置需要根据荷载情况、使用功能合理设置水平和竖向构件。柱网的布置有大柱网、小柱网、大小柱网间隔布置等，大柱网视觉遮挡少，行车通畅，但经济性较差。小柱网可以降低层高、承载力高，经济效益明显。每种布置方法各有利弊，柱布置根据实际情况和甲方要求选用合理的柱布置方式。梁板布置形式主要有十字交叉梁、井字梁、单向双次梁、主梁+厚板、无梁楼板形式（空心楼板等）等形式，不同的布置形式有各自的优点，布置应根据荷载大小、功能要求、使用要求、变形控制条件等选择合理截面及相应的布置方式。合理的截面尺寸，既要考虑规范的构造要求又要考虑合理的配筋率。比如关于防水混凝土的最小厚度要求等，同时要考虑是否满足计算假定的要求，如地下室外墙一般按上部简支下端固定进行设计，那么外墙基础厚度是否满足计算假定，弯矩是否能有效的传递。

7.关于覆土厚度的确定

确定覆土厚度应考虑的因素，项目地点的冻土深度、场地周边的综合管网与车库关系、景观种植要求的土厚、水浮力和挖深的经济性比较、人防要求等，一般覆土厚度为0.8～1.5m。

8.关于地下室抗浮和防水设计

地下室抗浮和防水是设计的关键，对后期的正常使用至关重要。抗浮设计的关键是确定合理的抗浮设计水位，用于结构整体稳定计算及结构构件的设计计算。一般情况取历史最高水位或者室外场地以下0.5m，根据荷载和地质情况采取合理的抗浮设计。既要满足整体抗浮，也要复核局部抗浮问题。地下室防水包含底板、侧墙、顶板等，有桩时桩头的防水设计容易被忽略。施工单位的施工质量是防水的重要环节，而监理是这个环节中控制质量的关键。

9.关于地下室基础的设计

我国幅员辽阔，地质千差万别，不同地区地质条件各不相同。地基基础设计又是工程设计的重要组成部分，地基基础在工程造价中也占主要部分。地基基础设计应注重工程经验的积累，不能照搬照抄。所以设计的过程也是经验的积累过程，只有在设计中不断的提高和创新，才能设计出合理、经济的地基基础。关于地基基础主要控制如下几点：

9.1持力层的选择

需要考虑持力层和基础埋深的要求，在满足地基稳定和变形的前提下，基础尽量浅埋。而基础埋深又和以下因素有关：建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；作用在地基上的荷载大小和性质；工程地质和水文地质条件；相邻建筑物的基础埋深；地基土冻胀和融陷的影响。

9.2地基基础设计等级

根据地基复杂程度，建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度，将地基基础设计分为甲级、乙级、丙级三个设计等级，设计地基基础前应确定地基基础设计等级。不同地基基础设计等级，对地基基础的设计有不同的变形控制要求。

9.3基础形式的选择

地基基础的形式有扩展基础、柱下条形基础、天然筏板基础、桩基础等，每种基础均有自己的有点和适应范围。实际中需要根据场地图层分布、荷载情况等选择合理、合适的基础形式。地下室的基础采用无梁楼板即厚板+柱帽的形式比较普遍，其优点是结构体系简单、整体性好、节省层高、自重大有利于抗浮、钢筋板扎方便、节省砖模板、施工进度快等。

结论

地下室设计是一个复杂的设计过程，需要各个专业的大力合作配合。合理的结构布置既是安全的保障也是经济性的关键。如何把结构设计得安全适用、经济合理是每个结构设计师的最终目标。以上是本人对地下室结构设计的一些心得和体会，可能还有许多不足之处，希望同行专家指正。

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011.

[2]《建筑结构设计问答及分析》朱丙寅编著2010年4月版.

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施2009》结构2010年12月版.