论地下室结构设计中常见问题

【摘 要】 论文针对地下室在结构设计和施工中经常遇到的一些问题进行分析，分别从地下室室埋深、层高的取值、抗浮问题、外墙设计和顶板问题等不同的方面给出了合理化的建议。

【关键词】 地下室，结构设计，常见问题

1 引言

由于土地资源的紧缺，在现代城市建设中，建筑和交通向地下转移的趋势越来越明显，所以，对于地下室在功能和结构上的研究和设计也显得越来越重要。同时，随着城市建筑的高度不断增长，地下室的结构也相应地向多层和深度发展，这对于地下室的设计、施工和防震、防水等各方面提出了更高的要求，成为建筑行业普遍关注的重要内容和热点。

一般说来，地下室是相对于大底盘的高层建筑的地下部分而言的，由于地下室的建设和施工是在地下作业，环境较为特殊，涉及到的施工类型多、工序复杂，是一项具有高度系统性的工程，涉及到结构设计、工程施工、选择材料等等各个方面的因素，在质量上出现问题的可能性很大。现把在地下室结构设计中容易出现的问题分别介绍如下。

2 地下室的埋置深度

高层建筑设置地下室对建筑物结构的益处很多。首先可以利用土的侧压力减小结构的滑移和倾覆，有利于上部结构的整体稳定性；其次可以减小土的重量，减少地基的附加压力和沉降；再由于基础具有一定的埋置深度，还可以减小地震作用对上部建筑的影响。地下室在具有足够的刚度、承载力和整体性的条件下，可作为基础结构的一部分。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。位于岩石地基上的高层建筑，其埋深应满足抗滑的要求。建议同一结构单元应全部设置地下室，并应当有相同的埋深。基础的埋置深度为建筑物室外地面至基础底面的距离，可按以下要求进行估算：

（1） 一般天然地基，不宜小于建筑物的高度的1/ 15 ，并大于3 m；

（2） 岩石地基可不考虑埋深的要求，但应验算倾覆和滑移；

（3） 桩基础不宜小于建筑物高度的1/ 18。

3 地下室合理层高的取值

当一座建筑的方案和结构设计确定下来后，一般就不应再做大幅度的改动和调整，只有楼层高度还是可以适当进行调整。对于地下室来说，其层高对整体的影响非常重要，这些影响主要体现在土方的开挖、降水方面的要求、基坑的支护、施工完成的工期、地下室的抗浮水位要求等等不同的方面。在设计中，设计人员往往会把层高设计得较低。因为层高是从结构层的最低点的基础上，考虑设备的净空要求和建筑本身的净空要求加以确定的，所以，在设计过程中，采用提高其顶板的结构最低点，常常被看成是减小其净高的有效方法之一。

具体地说，这种处理是：顶板和楼板一般采用宽扁型的梁、无梁的楼盖或者使用预应力式的空心楼板。例如，在某工程中，当地下室的跨度最大值是9.6米时，人防等级就为核6级，如果使用普通的梁板，梁高的要求是1.2米；如果使用宽扁形式的梁结构，梁的高要只有0.8米；而在改为预应力的空心楼板后，只要有暗梁就行，这时梁高和板厚只有0.5米。由此可见，地下室的净高受顶板结构形式的影响是非常大的。

另外，如果能在设计中合理设置柱网，对地下建筑进行恰当、合理的调整，也可以明显减小地下室的净高。现在的地下结构，一般是用来作为停车场，所以，建议在设计时要根据结构柱网的形式，对车位以及行车道进行调整。这同时也对减小地下室在造价和成本方面也有很大的效果。这一点却往往被设计人员所忽略。

4 地下室抗浮设计

4.1 抗浮水位的确定

地下室抗浮水位是一个十分复杂的问题，地质场地土层差异性，场地土内地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，然而抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个决定性的参数。

如何做到既安全又合理的确定其抗浮水位？勘察、设计人员应遵照《岩

土工程勘察规范》及《高层建筑岩土工程勘察规程》的相关规定进行勘察和分析。其中，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2 条，场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：

1） 当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可用实测最高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2） 场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；

3） 只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。此外，设计人员对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证：一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门论证；二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时，应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响，不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。水是往低处流的，若建筑物一侧或多侧是敞开的，水浮力不可能高出室外地坪；三是在有水头压差的江、河岸边，且存在滤水层，应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位；四是对于雨水丰富的南方地区，尤其应注意因地面标高发生变化后对原勘察报告抗浮水位的修正，防止产生地表水聚集效应对地下室的破坏。

4.2 解决地下室抗浮问题的方法

4.2.1 地下室整体抗浮

为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法，一是利用建筑的自重（包括结构及建筑装修、上部覆土等，不含楼面活荷载）平衡地下室水的总浮力，当不能平衡时，再就是采用锚桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是增加自重还是增设锚杆的做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力（自重+抗拉力）大于水的总浮力。

4.2.2 地下室局部抗浮

地下室局部抗浮主要是对梁板墙柱结构构件的在水浮力作用下的强度验算、变形验算和裂缝验算。对不满足区域应该采取增加板厚，增大配筋或增设抗浮锚杆等措施。

5 地下室外墙问题

对于地下室外墙，一般计算时将底部作为固定支座（就是说，把底板看成是外墙的固定端），各个方向的侧壁底部的弯矩和相邻底板的弯矩基本相同，同时要求底板的抗弯应力不能小于侧壁上的抗弯应力，尽量使厚度与配筋的量相匹配一致，这在地下车道的设计中最为突出，因为车道的侧壁都是悬臂构件，一般要求其底板抗弯能力要大于侧壁的底部。

对于在地面层上开洞的部位，比如楼梯间等，其外墙的顶部没有楼板的支撑，无论是在计算模型中，还是在配筋构造时都应该和实际的条件相符合。当车道非常接近地下室的外墙时，车道的底板实际处于外墙的中部，在车道底板上会存在水平集中力的作用，就要特别注意外墙的承受能力。这也是在外墙设计经常被忽略的内容。

6 地下室顶板的设计

顶板的厚度不仅对于承受垂直荷载很重要，对于承受侧向荷载也非常重要。其平面内的变形将影响楼层地震作用在各抗侧力构件之间的分配。另外应避免或减少在顶板开洞，当避免不了时，应减小洞口面积，并对洞口周边从构造上加强，以防止刚度突变或强度降低的不利影响。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，应采用梁板体系，楼板厚度不宜小于180 mm ，不宜有较大洞口，混凝土强度等级不宜地于C30 ，应采用双层双向配筋，每层每个方向的配筋率不宜小于0. 25 %。当地下室的顶板不作为上部结构嵌固端时，楼板厚度不宜小于160 mm。

参考文献

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