建筑結(jié)構(gòu)地下室設(shè)計淺談

文/邳磊 華東建筑設(shè)計研究院有限公司大連分公司 遼寧大連 116500

地下室的主要構(gòu)件包含：底板、豎向構(gòu)件、豎向通道、樓蓋結(jié)構(gòu)，下面對這些構(gòu)件的設(shè)計逐一進行整理：

1、底板

地下室底板主要是由建筑所在場地的地質(zhì)條件所決定的，主要可劃分為基礎(chǔ)筏板、防水板、剛性地坪等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中又主要是針對基礎(chǔ)筏板和防水板的設(shè)計。設(shè)計要點在于荷載的確定、板厚的確定、配筋的確定：

荷載的確定：由豎向構(gòu)件傳導(dǎo)的上部結(jié)構(gòu)的荷載；根據(jù)地勘報告得到的抗浮水位的水頭高度折算而來的荷載；底板上直接存在的恒活荷載；人防荷載等。

板厚的確定：根據(jù)底板的形式，平板式底板主要考慮豎向構(gòu)件沖切來確定板厚，未進行精確計算前，對平面較規(guī)則，滿堂布樁的高層、超高層建筑底板厚度可取每層5～6cm的疊加厚度，抗沖切承載力不足時可局部加厚或加設(shè)抗沖切鋼筋；梁板式底板主要考慮地下水位及底板上的恒活荷載來確定板厚。

配筋的確定：底板的最小配筋率宜取板面單向0.20～0.30%，板底單向0.25～0.36%，底板形狀較規(guī)則、整體剛度較好時取小值，反之取大值。當(dāng)采用計算結(jié)果配筋時，除核心筒體內(nèi)隔墻很少等特殊情況外，一般可取筒體外一倍板厚處內(nèi)力的平均值，但配筋率不得小于最小配筋率的要求。

2、豎向構(gòu)件

地下室的豎向構(gòu)件主要區(qū)分為內(nèi)墻和外墻，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的柱子和外墻中的扶壁柱。內(nèi)墻和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的柱子與室內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有太大區(qū)別，這里主要針對外墻和外墻中的扶壁柱進行簡要的探討。

地下室外墻厚度不宜小于250mm，外墻厚度應(yīng)根據(jù)其所受的荷載、裂縫的控制要求確定，一般2層地下室（埋深約9～11米）墻體厚度不宜大于550mm；3層地下室（埋深約13～15米）墻體厚度不宜大于650mm。外墻迎水面裂縫寬度不宜大于0.20mm，非迎水面裂縫寬度不應(yīng)大于0.30mm。

地下室外墻的配筋計算。對于無扶壁柱的外墻配筋計算主要注意因樓面高差、坡道、樓梯等對墻體計算高度的影響就可以了，這里不做贅述。對于帶扶壁柱的外墻，在實際設(shè)計時，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。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。因此，在計算地下室外墻的配筋時，對于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊，如高層建筑外框架柱之間，按雙向板計算配筋為宜，其余的宜按豎向單向板計算。對豎向荷載較小的外墻扶壁柱，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強。外墻的水平分布筋應(yīng)根據(jù)扶壁柱截面尺寸的大小，適當(dāng)?shù)嘏湟酝鈧?cè)附加短水平負(fù)筋加強，外墻轉(zhuǎn)角處也應(yīng)適當(dāng)加強。

3、豎向通道

豎向通道主要包含樓梯、電梯、汽車坡道等，這里只簡單的談幾個需要注意的地方。

樓梯，相對于地上部分的樓梯，樓梯的地下室部分和地下室的樓梯可以不必選用滑動支座或半平臺子結(jié)構(gòu)的形式。地下室的樓梯通常會涉及到地下一層防火隔墻的問題，此時若防火隔墻直接砌筑在梯板上，上應(yīng)考慮該隔墻的線荷載對梯板的影響，并采取加強措施，墻下設(shè)置加強筋，上部下部貫通縱筋至少均為412并錨入梁內(nèi)。

電梯，在地下室中通常會存在電梯基坑不在底板位置的情況，此時應(yīng)考慮坑底抗沖切承載力是否滿足電梯的要求。

汽車坡道，通常也分為室內(nèi)的坡道和室外的坡道，室內(nèi)的坡道可以做梁板式，也可以做大板、厚板，注意一下對主體結(jié)構(gòu)的影響就好。這里還是重點說一下室外的坡道，大體上有以下幾個問題值得注意：1.基礎(chǔ)：一般直接擱置在土上，如果地下室采用樁基礎(chǔ)，考慮設(shè)縫分開，下面土層較差，也可考慮采用同塔樓的基礎(chǔ)形式。2.抗?。喝绻容^深，水位比較高，要考慮抗浮的問題。3.外墻：注意計算簡圖，那些外墻是懸臂墻，那些是頂端簡支支撐。特別是在蓋板位置，懸臂墻一般比較高，可以考慮跟建筑商量，增加一段斜的頂板，減小懸臂墻的高度。4.底板：能否成為外墻的支撐條件。

4、樓蓋結(jié)構(gòu)

現(xiàn)下主流的樓蓋結(jié)構(gòu)主要劃分為有梁樓蓋和無梁樓蓋，其中有梁樓蓋又分為主次梁樓蓋、井字梁樓蓋、十字梁樓蓋、加腋整間大板式樓蓋；無梁樓蓋又分為等厚平板式無梁樓蓋、帶托板柱帽式無梁樓蓋、空心密肋板式樓蓋。

有梁樓蓋體系結(jié)構(gòu)的傳力路徑明確，梁可根據(jù)建筑使用功能靈活布置，主梁與柱子形成框架，具有良好的剛度，施工簡單，是目前使用最為廣泛的一種樓蓋體系。但是有梁樓蓋體系中一般梁高都比較大，占用較多的豎向空間，不利于設(shè)備管線的布置，一般要求的層高也會相應(yīng)的比較高。相對而言，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系則具有建筑空間大，不受梁的限制，空間布置靈活，可以有效的增室內(nèi)層高，施工方面模板和支撐安裝拆除、體系簡單，鋼筋制作及綁扎簡單方便，施工速度快，節(jié)省模板。 但無梁樓蓋的延性相對較差，在與柱帽或柱子相接處容易發(fā)生屬于脆性破壞的沖切破壞。

現(xiàn)今地下建筑的體量越來越大，地下室的建造成本在整個項目中所占的比重也越來越大，所以，在對地下室樓蓋結(jié)構(gòu)進行選型的時候應(yīng)根據(jù)實際情況，在保證工程質(zhì)量的前提下，綜合對比各種樓蓋結(jié)構(gòu)體系的建筑層高、材料用量、工程造價等經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，選擇更加合理的樓蓋形式進行設(shè)計。

結(jié)語：

地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計看似繁瑣復(fù)雜，但是，歸根結(jié)底還是構(gòu)件設(shè)計的組合，只要把握設(shè)計原理，抓住設(shè)計重點，以合理的設(shè)計為前提，進行全面考慮，就可以使建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟作用和社會效益、戰(zhàn)略效益。