建筑地基基础及地下室结构设计疑难处理研究

文/周新新 山东省城镇建筑设计院 山东济南 250013

1、地下室结构设计现状概述

地下室在现代化的建筑设计以及施工中，有着非常广阔的应用前景，所以很多设计施工单位在工程建设中愈来愈重视地下室的作用，开始大力进行地下室的设计、建造工作。但是在工程总造价成本中，地下室的造价成本非常高，并且受工程所在地区地质条件影响，使得设计人员设计出的地下室作业方案中存在多种缺陷。如果按照可行性较差的作业方案来施工，将会造成竣工后的地下室存在较多的质量隐患，用户使用时有着较高的风险，影响建设单位的经济收益。

2、地下室结构设计问题分析

2.1 设计要点

（1）确定建筑结构在地下室的嵌固位置。高层建筑的地下室为全埋式地下室，且地下室顶板不存在大面积的洞口或楼板缺失时，满足地下室顶板作为结构嵌固端的一般条件，嵌固的位置可以选定在地下室顶板。此时，该结构相关范围内的地下室的侧向刚度（地下一层）同与之相邻上一楼层侧向刚度之比不宜小于2。

（2）确定地下室结构的抗震等级。当结构为单层地下室时，在地上主体结构相关范围内，地下室的抗震等级应与主楼一致或应根据主楼抗震等级确定。在相关范围以外的部分，可根据地下室本身，结合当地的地震烈度、设防分类标准进行确定。当地下室为多层地下室时，当嵌固端在地下室顶板时，地下一层主楼相关范围内抗震等级与主楼相同，地下二层及以下可降低抗震等级，但不小于四级；当嵌固端在地下一层底板时，则地下一层和地下二层在主楼相关范围内抗震等级与主楼相同，以下各层可降低抗震等级，但不小于四级。（3）在抗浮设计时，设计人员需要根据地勘报告提供的该地区的抗浮设计水位，结合地下室本身的埋置深度，计算该结构承受的最大水浮力。并以此为依据确定地下室结构的抗浮设计方案，确保结构本身具备足够的抗浮承载力。

2.2 施工缝问题

地下室外墙混凝土在施工过程中极易发生收缩，在基坑边壁以及自身结构的限制下，混外墙凝土中会形成一定的拉应力，久而久之，形成施工裂缝。根据相关规范标准来看，地下室外墙裂缝不能超过0.2毫米。但在实际施工过程中，大经常会出现外墙渗漏、主体结构与室外出入口之间没有预留沉降缝、建筑物超过一定长度却没有设置后浇带、基础底板与地下室外墙之间的连接构造不科学等问题。大部分工程地下室空间较大、长度较长，必须采取一定的措施，避免裂缝进一步扩大，可用措施主要有：（1）在拌和混凝土过程中加入HEA、UEA等混凝土膨胀剂；若是混凝土的实际膨胀值与混凝土最终收缩值之间的差值超过混凝土的极限拉伸值，则表明能够对外墙裂缝进行有效控制。（2）增设后浇带；后浇带的主要作用在于减小施工区域的结构长度，减少混凝土强度产生过程中的收缩应力及消除施工期间的沉降差异等。因此后浇带作为早期释放应力的技术措施，在防裂问题中有广泛的应用。例如在地下室的主体结构与相关功能区（如车辆停放区、杂物摆放区等）之间加设沉降后浇带；针对部分大规模的地下室，增设温度后浇带，进一步避免外墙裂缝的出现。（3）增强钢筋混凝土的抗拉能力；地下室外墙混凝土施工过程中，需要增设水平温度筋。不仅如此，由于侧壁在实际使用过程中，往往会受到来自顶板与底板的约束作用，从而导致混凝土胀缩不均匀，因此需要在外墙中增设一道水平暗梁来消除这些拉力。

3、建筑地基基础及地下室结构设计要点

3.1 地下室顶板结构

地下室顶板结构是连接建筑上部结构的重要位置，其施工质量直接决定了上层建筑与地下室的协同工作能力，对于建筑整体都有重要的影响。所以在开展地下室顶板结构设计的过程中，需要针对建筑整体涉及各专业的内容进行详细的分析，统筹兼顾建筑整体的各项环节，充分的考虑建筑管线的高度和要求等。地下室顶板结构必须保障相应的承载力，通过合理的计算与分析，结合建筑的实际高度、性能、建筑特点、外部环境、可能预见的恶劣气候特点等内容，确保地下室顶板的实际承载能力。地下室设计人员还应切实针对顶板设计中存在的无法避免的不合理的结构进行精确的分析并弥补，确保地下室顶板设计的科学性、合理性。

3.2 地下室抗震结构

在我国现代建筑设计中，更加注重建筑的抗洪、抗震等多种自然灾害带来的不利因素。尤其是针对地震频发的地区来说，建筑地基基础设计更加注重的建筑的抗震能力。在我国城镇化进程不断推进的当下，很多高层、超高层建筑，针对此种建筑更应该重视建筑整体、地下室的抗震性能。地下室的抗震设计作为地下室结构设计中最为重要的关键结构，与地下室的埋置深度、地下室的外墙结构、地下室材料等各个内容都有着非常紧密的联系。地下室结构的抗震等级必须保证符合相关规范，确保地震发生时，地下室整体抗震的稳定性，避免地震导致重大灾难事故出现。

3.3 地基基础施工现场勘查对基础设计的影响

地基基础是连接建筑结构和地基的重要构件。基础设计时必须结合建筑工程的地质水文条件还有建筑本身的要求，并考虑对相邻建筑的影响，结合抗震设防烈度等进行科学合理的设计。地基基础工程施工现场的勘查工作是进行地基施工的前提，也是设计单位复核基础设计时所参考的地质资料是否准确的关键。因此施工单位必须要重视对施工现场的勘查。地基基础施工勘查工作主要包括定位、测量、评估、分析等，通过对地基施工现场进行准确的定位，可以从整体上把握该地区的地质环境，最大限度的减少误差。通过对勘测数据的计算复核，能够准确评估地基工程的稳定性，以上这些环节缺一不可。

结语：

总而言之，建筑地基基础及地下室结构设计不仅决定了地下室的质量，而且对建筑整体起到了重要的影响。在实际开展建筑地基基础及地下室结构设计的过程中，必须要严格的结合建筑的实际设计要求和地势地形、潜在气候环境影响，合理的针对地下室的各个环节进行科学的设计。