浅谈超大面积地下室设计的原则与方法

摘要：地下室的设计是一个综合性极强的问题，涉及到多方面的内容。在地下室施工过程中，有些设计人员在人防设计、抗浮设计等技术措施上背离了相关的设计标准，使地下室建设存在严重的安全隐患。因此，进一步优化超大面积地下室设计的原则和方法显得尤为重要，对地下室建设施工的稳定运行有着重要的作用。本文主要是从四个方面详细阐释了超大面积地下室的设计原则和方法，为超大面积地下室建设施工提供了依据。

关键词：超大面积；地下室；设计原则；设计方法

中图分类号：TU927 文献标识码:A

地下室的设计是一个综合性及强的问题，涉及到多方面的内容。随着我国建筑水平的不断提高，目前很多建筑工程出现了超大面积地下室，长度高达300M。因此，对地下室的设计原则和方法提出了更高的要求。以往地下室的面积都在100多米左右，当长度增大到300M左右的时候，给地下室的结构设计带来一定程度的难度，就必须不断优化设计方法。接下来就介绍一下超大面积地下室设计的基本原则和方法。

一、超大面积地下室的抗浮设计

1、确定抗浮水位

在建筑施工过程中，抗浮水位一般分为结构设计的抗浮水位和整体稳定的抗浮水位。《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第4.1.13条等都对建筑抗浮水位进行了细致的规定。由此我们可以看出：抗浮水位是一个非常复杂的问题，抗浮水位的高低设计与地下水的类型、基本地形以及土质有着密切的关系。所以说，在进行抗浮设计的过程中，要综合各个方面的因素进行考虑，确定出标准的抗浮水位。首先，超大面积地下室基层如果位于含水层内，那么抗浮水位应该按照历史最高时期的水位进行计算。如果潜水与承压水或者上层滞水有水力联系时候，应该依照两者的混合追高水位进行确定；其次，如果超大面积地下室的建筑物处于地址低洼地带，场地有可能存在积水的情况，那么应该按照积水标高进行计算；再次，如果地下室四周的填土高度不一致时,抗浮设计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底板的影响。

2、优化安全系数的取值

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）第9.0.4条明确规定：抗浮力安全系数应该大于1.05-1.1，在具体施工过程中应该采取有效的抗浮力措施；《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）第3.2.5条明确规定：在基本组合时永久荷载分项系数，在对结构不利的情况下应取值：1.2;在效应对结构有力的情况下，取值1.0.从前边的几个规范我们可以看出：从水位稳定的地下水压力可按永久荷载的角度来看，抗浮稳定系数的规定应该遵循以下的设计规范：施工阶段应该大于1.05-1.1，试用阶段应该大于等于1.0-1.2.

二、超大面积地下室的人防设计

1、超大面积地下室底板的设计

首先，分缝原则。在超大面积地下室设计过程中，底板不分缝的最大长度一般在100M-150M之间，如果大于这个数值就建议进行分缝，分缝的最佳间距一般控制在 100M内。在分缝过程中，分缝的间距与底板受约束的情况有着密切的关系。比如说：底板下为坚硬土层或岩层，底板变形会受到岩石的摩擦约束，此时应将分缝间距适当减小，必要时需采取措施，从而能够减少底板与岩石的摩擦效应。

其次，底板的设计方法。第一，底板的结构布置一般可以设置成梁板式、独立柱加防水等主要形式；第二，优化底板的抗裂演算和强度设计。在设计过程中，只有在抗浮整体稳定的情况下，才能进行构建的抗裂验算和强度设计；第三，确定荷载组合系数。在采用桩基的过程中，作用荷载=水浮力+人防荷载，在采用天然地基的时候，作用荷载=基底反力+人防荷载。

再次，顶板的设计方法。在顶板的设计过程中，第一，要完成结构布置，根据柱网的尺寸，顶板可以布置单向板、无梁楼盖体系或者是双向板；第二，确定荷载组合。在平时组合的情况下，作用荷载=覆土+板自重+活载，在战时组合的情况下，作用荷载=覆土+板自重+人防荷载，在偶然组合的情况下，作用荷载=覆土+板自重+消防车荷载；第三，要注重内力计算的优化方案。在内力计算的过程中，要根据《建筑地基基础规范》（GB50038-2005）第4.10.2条细则规定进行。

最后，地下室侧墙的设计。第一，确定荷载组合。在侧墙的设计过程中，荷载组合应该根据《建筑地基基础规范》（GB50038-2005）第4.10.2条进行；第二，要进行侧墙的抗裂验算。在正常使用的极限状态下，平时组合时候的构建裂缝宽度一般要小于等于0.2mm，在设计过程中，裂缝宽度建议不采用软件程序进行计算，应该根据实际情况进行手算，这样可以提高准确度。

三、超大面积地下室的建筑节能设计

国家行业标准《夏热东冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001第4.0.8中明确规定了底部架空楼板传热系数应该小于等于1.5.在国家标准《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）第4.2.2条详细规定了夏热东冷地区的热阻数值为1.2，寒冷地区室内地面以及周边地面的热阻限值为1.5，在超大面积地下室的建筑节能设计过程中，一定要注意一下几个重要的方面：

首先，在超大面积地下室节能设计中，要遵循季节变换的原则，寒冷的地区应该执行规定的详细条文，夏热东冷地区的规定可以相对宽松一点。

其次，在冬冷夏热的地区和城市，如果超大面积的地下室作为停车场，不使用空调的时候，就应该在地下室顶板采取保温隔热的相关措施，同时要满足传热系数要大于等于1.2。如果地下室作为娱乐、商场等的使用场所，就应该在底板采取相关的措施，同时地下室的侧墙也应该达到相应的技术规范和标准。

四、超大面积地下室控制裂缝的设计方法

在超大面积的地下室建设施工过程中，外墙混凝土容易出现萎缩的现象。一旦外墙混凝土受到基坑边壁的束缚，就会产生巨大的拉应力，最后导致外墙出现裂缝，对地下室造成了严重的安全隐患。在超大面积的地下室建设中，应该采取相关的设计原则和方法，防止裂缝的产生和扩大。

首先，设置膨胀带，在地下室施工的过程中，由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60M的位置设置膨胀加强带。

其次，补偿收缩混凝土。在地下室施工的过程中，在混凝土中掺入一定的HEA膨胀剂，这样就能够对混凝土做到有效的补偿，从而提高地下室的坚固性，防止裂缝。

再次，提高钢筋混凝土的抗拉能力。地下室的安全性十分重要，因此，在施工的过程中要增加抗压能力和抗压能力强的钢筋。同时，在地下室的侧壁要增加水平温度筋，进而能够在混凝土面层上起到强化作用，防止地下室裂缝的产生。

参考文献

[1]李正鸿.膨胀加强带在高层建筑地下室设计中的运用及施工技术【J】.建筑技术开发，2001年第3期.

[2]曹建荣.无粘结预应力在地下室设计中的应用【J】.第五届后张预应力混凝土学术交流会论文集，1997年12月.

[3]黄伏祥.人防地下室若干问题探讨【J】.江西化工，2010年第12期.

[4]樊永盛.浅谈地下室设计中的常见问题及对策措施【J】.山西建筑，2008年第9期.

[5]辛海虹.高层建筑地下室设计及处理方法的探讨【J】.中小企业管理与科技（下旬刊），2011年第1期.

[6]杨学林，周平槐.逆作地下室设计中的若干关键问题【J】.岩土工程学报，2010年第7期.