地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中常見問題分析及對(duì)策

莊致來 莫 勇

（1、寧波市明州建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 寧波 315000 2、中國(guó)人民解放軍91727部隊(duì)，浙江 寧波 315000）

1 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

1.1 地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長(zhǎng)度超過設(shè)計(jì)規(guī)定的長(zhǎng)度時(shí)，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因?yàn)樵O(shè)置變形縫會(huì)使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。

設(shè)計(jì)人員可以通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝土外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式，達(dá)到不設(shè)縫的目的。若地下室過長(zhǎng)，依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計(jì)時(shí)可合理地調(diào)整平面，通過分割地下室，用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設(shè)置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補(bǔ)救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若采光井位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)影響地下室的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能。

1.2 地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下室的外墻是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)按水、土壓力驗(yàn)算外墻抗裂。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下要求：

(1)荷載。地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結(jié)構(gòu)的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括室外地面活載、側(cè)向土壓力、地下水側(cè)向壓力和人防等效靜荷載。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，豎向荷載及風(fēng)荷載或地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計(jì)算彎曲的配筋。

(2)地下室外墻截面設(shè)計(jì)時(shí)，土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗(yàn)確定。當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩(wěn)定的水壓力按永久荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)可取1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)宜取1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0；抗爆等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0。

(3)地下室外墻的配筋計(jì)算。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，配筋的計(jì)算，對(duì)于帶扶壁柱的外墻，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進(jìn)行計(jì)算，而是均按雙向板計(jì)算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進(jìn)行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)計(jì)將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。

(4)地下室底板標(biāo)高的設(shè)計(jì)。地下室底板標(biāo)高變化處僅設(shè)1根梁，梁寬甚至小于底板的厚度，梁內(nèi)僅靠?jī)蓚?cè)箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置(如樓梯問)外墻頂部無樓板支撐，計(jì)算模型和配筋構(gòu)造均應(yīng)與實(shí)際相符。

2 地下室防水設(shè)計(jì)

地下室防水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，甚至是決定地下室設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。在防水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、使用要求和重要性等合理確定防水等級(jí)，根據(jù)防水等級(jí)確定防水層數(shù)。無論防水等級(jí)為幾級(jí)，地下室混凝土都應(yīng)采用結(jié)構(gòu)自防水混凝土，防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)根據(jù)水頭高度與混凝土壁的厚度比確定，不得人為地自行降低。根據(jù)防水等級(jí)的要求，建筑的地下室僅設(shè)l道防水混凝土是不能滿足要求的，一般應(yīng)做卷材防水。在選用防水卷材時(shí)，應(yīng)考慮到地下室環(huán)境惡劣、無法更換的特點(diǎn)，盡量選用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底側(cè)應(yīng)能閉合，尤其應(yīng)重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如樁頭、承臺(tái)和積水坑等處，若構(gòu)造設(shè)計(jì)不當(dāng)勢(shì)必會(huì)形成漏底之舟，失去卷材防水的意義。另外，為了防止少量滲水，便于地下室車道處積水的排放，地下室應(yīng)設(shè)排水明溝和積水坑。

3 地下室抗震設(shè)計(jì)問題

若地下室設(shè)計(jì)不當(dāng)，對(duì)其整體的抗震性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)施工圖審查要點(diǎn)，對(duì)于半地下室的埋深要求應(yīng)大于地下室外地面以上的高度，才能不計(jì)算其層數(shù)，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結(jié)構(gòu)的墻柱應(yīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對(duì)地下室頂板室內(nèi)外板面標(biāo)高變化處，當(dāng)標(biāo)高變化超過梁高范圍時(shí)則形成錯(cuò)層，應(yīng)采取一定的措施進(jìn)行處理，否則不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。相關(guān)規(guī)范明確規(guī)定，作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時(shí)不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)向下計(jì)算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)層數(shù)應(yīng)從地面往上計(jì)算，并應(yīng)包括地下層。

根據(jù)《高規(guī))JGJ3第4.8.5條規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固層時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下的結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。因此存在的常見問題如：①當(dāng)上部抗震等級(jí)為特一級(jí)，地下一層隔墻為上部結(jié)構(gòu)落地剪力墻時(shí)，根據(jù)《高規(guī)》第4.9.2條規(guī)定：取地上一層剪力墻墻底截面組合彎矩計(jì)算值的1.1倍作為地下一層隔墻的彎矩設(shè)計(jì)值；取地上一層剪力墻底部地震作用組合的剪力計(jì)算時(shí)的1.9倍作為地下一層隔墻的剪力設(shè)計(jì)值；地下一層內(nèi)隔墻的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋應(yīng)為0.4%。②半地下室埋深不夠，地下室抗震等級(jí)為三級(jí)，而上部結(jié)構(gòu)為二級(jí)，按GB50011-2001第6.1.3條地下室也應(yīng)為二級(jí)等問題。③根據(jù)GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率易鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍。④地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積，除應(yīng)滿足計(jì)算要求外，不應(yīng)小于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱筋面積的1.1倍。

4 地下室保護(hù)層和墊層厚度問題

GB50108-2001地下工程防水技術(shù)規(guī)范對(duì)防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm，裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm；對(duì)于防水混凝土結(jié)構(gòu)底板的混凝土墊層，其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。

5 保護(hù)層墊層厚度

GB50108-200l地下室頂板鋼筋保護(hù)層和混凝土墊層及強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按規(guī)范加注第4.1.6條，地下室頂板鋼筋應(yīng)加強(qiáng)。有的設(shè)計(jì)地下室外墻，底板等迎永面保護(hù)層厚40mm，底板與土接觸處鋼筋保護(hù)層厚35mm，不適合GB501O8-200l第 4.1.6條 l柱保護(hù)層 25mm，違反GB500l0-2002第9.2.1條I地下室墊層采用C 1 0混凝土，或底板下未做混凝土墊層，違反GB50108～2001 第 4.1.5 條 l地下混凝土構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層厚度未明確，不符合GB.500l0-2002第9.2.1條等。GB50108-2001地下工程防水技術(shù)規(guī)范對(duì)防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定；結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mml裂縫寬度不得大干0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于Cl5，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。工程實(shí)踐表明如果結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護(hù)層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的常見原因，因此規(guī)范修汀以后對(duì)限值做了相應(yīng)的提高。

6 結(jié)束語

高層建筑是社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活需要的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則為高層建筑的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程錯(cuò)綜復(fù)雜我們應(yīng)以遵循安全、適用和合理的原則，及合理的設(shè)計(jì)為前提，進(jìn)行全面考慮，把問題減小至最低或消除，以使建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟(jì)作用和社會(huì)效益，最后達(dá)成設(shè)計(jì)要求。

[1]王典章.防空地下室防水設(shè)計(jì)與施工，《地下空間》，1990年10卷3期

[2]黃振.地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工淺析，《中小企業(yè)管理與科技》，2008年31期