地下室設(shè)計的幾個問題

[摘要]地下室作為上部各主體塔樓的連結(jié)結(jié)構(gòu)，而且與場地地基接觸，設(shè)計的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)的可行性及工程造價。地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)據(jù)條件采取合理經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)選型，采取合理安全的抗裂滲構(gòu)造措施。

[關(guān)鍵詞]差異沉降；整板筏基；抗浮驗算沉降或施工后澆帶；配筋率；裂縫

地下室設(shè)計是一個涵蓋面極廣的設(shè)計內(nèi)容，原因在于場地基礎(chǔ)的復(fù)雜多變、地下室功能的多樣性，地下室作為上部各主體塔樓連結(jié)結(jié)構(gòu)面且大多為超長結(jié)構(gòu)、地下室與上部主體結(jié)構(gòu)及與下部地基基礎(chǔ)的協(xié)同作用等等。同時由于地下室直接與場地地基接觸，設(shè)計中仍然存在一些含糊及爭議的問題。如地下水壓力是否及如何考慮土層的滲透性影響；人防地下室底板受地下水位影響，底板的爆炸動載如何取值；當(dāng)主塔樓與裙房（地下室）連體不分縫時，如何考慮主塔樓側(cè)移及地基沉降時鄰跨裙房地下室的受力影響；裙房地下室與主塔樓連結(jié)處的溫度集中應(yīng)力如何考慮等等。

本文主要針對地下室基礎(chǔ)選型、外墻計算及地下室各部分的抗裂設(shè)計做簡要闡述。

1、基礎(chǔ)選型

地下室基礎(chǔ)設(shè)計選型，應(yīng)根據(jù)主樓與裙房（地下室）沉降差異情況，場地地基及綠化覆土的實際情況采用不同的基礎(chǔ)選型。如果地下室上覆土較厚或裙房層數(shù)足夠，滿足或基本滿足抗浮設(shè)計要求的前提下，地下室基礎(chǔ)多宜采用天然獨立基礎(chǔ)或整板筏基或在柱下布抗拔樁以滿足抗浮要求，如石竹地下室基礎(chǔ)及底板設(shè)計中，采用的就是此方案。為建設(shè)方節(jié)約了大量資金及施工工期。

當(dāng)?shù)叵滤细×Γ▽Φ装瀹a(chǎn)生的沖切力）大于上部結(jié)構(gòu)總的自重荷載（對地基土產(chǎn)生的壓力）時，當(dāng)?shù)叵率业装蹇紤]人防荷載時，整板筏基的意義就顯得尤為明顯和重要。因為此種情況下，柱下樁基除了起到抗浮作用之處，沒有任何存在的價值。因為此時底板已有足夠厚度來滿足整板筏基的設(shè)計及構(gòu)造要求。

某項目單層地下車庫，頂板覆土±1.2米，設(shè)計穩(wěn)定水位-0.8米，底板水壓48.5KN/m2，按6級人防地下室設(shè)計，等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值頂板75KN/m2，底板55KN/m2。使用程序為PKPM系列之SATWE，底板使用SATWE中slab程序計算。某柱（8×7m2）結(jié)果如下：頂板下傳柱底軸力3321.2KN，底板上傳柱底壓力4397.2KN。板厚取500mm砼C30，柱底沖切破壞錐體周長C=8m，計算沖切破壞安全系數(shù)為0.73-1。本柱設(shè)計計算抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值△F=486.4KN，設(shè)計樁長約為25-30米，單根φ500（125）預(yù)應(yīng)力管樁即可滿足抗拔要求，原設(shè)計為3@400管樁。

2、地下室側(cè)墻設(shè)計

地下室外墻計算配筋通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算墻的配筋；當(dāng)驗算裂縫寬度時，可按壓彎構(gòu)件驗算裂縫寬度。

1）荷載組合

a、地面活荷載P=5-10KN/m²（室內(nèi)取5KN/m²，室外取10KN/m²）。

b、土側(cè)壓力（地下水位以上與水位以下土側(cè)壓力分開）q2，q3。

c、水壓力a4。

d、人防等效靜荷載。

ql=p·Ka

2）室外汽車入口側(cè)擋墻計算與普通側(cè)墻計算模型不同，也無需用計入人防等效靜荷載（因上部開口原因），應(yīng)另行設(shè)計，一般按三邊連續(xù)一邊自由或單向板的上端自由底部固端計算。

3）當(dāng)外墻高度不滿足上部荷載的擴(kuò)散剛性角要求時，注意有形成深梁的可能，此時應(yīng)驗算墻頂及墻底所需用配筋。

3、抗裂構(gòu)造措施

1）地下室頂板結(jié)構(gòu)，為避免由于主樓與裙樓（或地下室）之間由于沉降差及剛度差而使邊界局部產(chǎn)生結(jié)構(gòu)荷載位移應(yīng)力、溫度應(yīng)力及混凝土硬化過程產(chǎn)生的干縮裂縫，應(yīng)離主樓一定范圍內(nèi)設(shè)置沉降或施工后澆帶。

關(guān)于后澆帶離主樓距離問題，應(yīng)視裙樓（或地下室）與主樓基礎(chǔ)選型不同產(chǎn)生的差異沉降而言，地下室如選用天然筏基，主樓與裙樓地下室沉降為連續(xù)曲線，其影響范圍多達(dá)數(shù)十米，但因上部結(jié)構(gòu)計算不考慮與基礎(chǔ)的協(xié)同工作，主樓與裙房（或地下室）及地下室若干跨之內(nèi)均存在差異沉降，由此而產(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)地基情況不同區(qū)別對待。

對超長連續(xù)樓面或其它溫度、收縮應(yīng)力較集中區(qū)域內(nèi)，宜按《混規(guī)》第10.1.9條配通長鋼筋。

2）地下室側(cè)壁一般較長，為控制溫差和千縮引起的垂直裂縫，應(yīng)加強(qiáng)抗裂構(gòu)造措施。如側(cè)墻頂設(shè)暗梁，即可起到抗裂作用，又可滿足墻頂由于頂板梁產(chǎn)生的局部抗壓要求。適當(dāng)提高墻體水平構(gòu)造筋的配筋率（p_sh=Ash/b_asv）p_sh不應(yīng)小于0.5%，使用12-16@150較合理。

3）其它構(gòu)造詳附圖（可根據(jù)地下室總面積及總長度大小參考需要選用）。

圖（一）：柱子配筋及局部剛度都很大，從而造成應(yīng)力集中。

圖（二）：側(cè)墻水平筋在中部宜加密處理。

圖（三）：地下室頂板框架梁應(yīng)與單體柱聯(lián)結(jié)：頂板次梁與體邊梁聯(lián)結(jié)處多產(chǎn)生裂縫，結(jié)點處宜做箍筋φd@100加密處理如上圖。（吊筋另詳）

圖（四）：側(cè)面墻拐角處由于短墻拐角處延性很小容易出現(xiàn)裂縫，宜在此處加腋。

地下室設(shè)計實際操作過程中，如抗浮驗算、擋墻設(shè)計、底板設(shè)計、樁基設(shè)計等等。最為關(guān)鍵的在于不同

的荷載組合方式及不同的計算簡化模型。當(dāng)考慮人防爆炸動載時，組合系數(shù)及材料的選取直接影響到計算結(jié)果的大小。

結(jié)語：

在現(xiàn)代化城市發(fā)展中，地下空間的利用越來越多，也越來越復(fù)雜。所以，相關(guān)設(shè)計單位一定要對其結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行深入的分析，不斷總結(jié)，并掌握其設(shè)計中存在的缺陷和不足，進(jìn)而針對性的提出相關(guān)解決對策，為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平打下良好的基礎(chǔ)。