超長(zhǎng)深地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問(wèn)題和對(duì)策

吳邦照 （安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

本項(xiàng)目位于安徽省某市，包括主塔樓、裙房部分和地下室。主塔樓地上共60層，結(jié)構(gòu)高度201.800m，其中1～7層為商業(yè)用房，7層以上為住宅，平面呈L形，屬于平面布置復(fù)雜的超B級(jí)高度高層建筑。裙房部分為5層商業(yè)，結(jié)構(gòu)高度27.850m，裙房地上部分與主塔樓通過(guò)設(shè)縫分開。地下室共5層，建筑面積約4.2萬(wàn)m2，地下5層底板頂標(biāo)高為-23.200m，（本文中標(biāo)高均為相對(duì)標(biāo)高），室外地面標(biāo)高為-1.450m～-0.100m，其中地下 3、4、5 層為停車庫(kù)和機(jī)房，地下1、2層為農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。地下室結(jié)構(gòu)x方向長(zhǎng)度約80m，y方向最長(zhǎng)處約118m，屬于超長(zhǎng)深地下室結(jié)構(gòu)，主塔樓及裙房部分±0.000標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+18.800（黃海高程），根據(jù)勘察報(bào)告確定抗浮設(shè)防水位12.000（黃海高程）。地下工程結(jié)構(gòu)平面布置如圖1。

2 設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)

本工程設(shè)計(jì)使用年限50年，抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g，設(shè)計(jì)地震分組第一組，場(chǎng)地類別II類，場(chǎng)地特征周期0.38s，地下室抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類。主塔樓（包括相應(yīng)地下室部分）采用含有少量框架柱的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，裙房部分及地下室采用框架結(jié)構(gòu)體系。地上主塔樓1層～7層抗震等級(jí)一級(jí)，8層以上抗震等級(jí)二級(jí)，地上裙房商業(yè)部分抗震等級(jí)二級(jí)，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算嵌固部位為地下室頂，地下工程抗震等級(jí)如下表所示：

圖1 地下工程結(jié)構(gòu)平面布置圖

樓層 -5～-2層 -1層樓層標(biāo)高 基礎(chǔ)頂～-6.050 -6.050～-0.080抗震等級(jí)裙房及純地庫(kù)部分剪力墻、框架 框架 剪力墻、框架 框架二級(jí) 三級(jí) 一級(jí) 二級(jí)高層塔樓部分裙房及純地庫(kù)部分高層塔樓部分

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題和解決措施

3.1 超長(zhǎng)地下室措施

為滿足建筑布局的同時(shí)保證地下室結(jié)構(gòu)防水，本地下室設(shè)計(jì)采取不設(shè)縫處理，由于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度遠(yuǎn)超《混規(guī)》要求的設(shè)縫間距，故需采取必要措施解決超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土在硬化過(guò)程及溫度變化時(shí)形成收縮裂縫的問(wèn)題，本工程采取的主要措施如下。

①通過(guò)合理設(shè)置沉降及伸縮后澆帶，可有效減小混凝土在硬化過(guò)程中的收縮應(yīng)力，減少約束，釋放大部分變形，是防止地下室混凝土墻板產(chǎn)生收縮裂縫的有效措施。各層樓板配筋均為雙層雙向拉通（后澆帶內(nèi)板筋不斷開），后澆帶采用高一等級(jí)的填充用膨脹混凝土澆筑，要求后澆帶混凝土14d水中限制膨脹率≥0.030%，限制干縮率≤0.020%。

②地下室各層樓板、屋面頂板均采用摻微膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土澆筑，補(bǔ)償收縮混凝土的限制膨脹率（水中養(yǎng)護(hù)14d）≥0.020%，限制干縮率（水中養(yǎng)護(hù)14d，空氣中養(yǎng)護(hù)28d）≤0.03%。

③混凝土配合比應(yīng)按高性能混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)，混凝土配制除摻入優(yōu)質(zhì)膨脹劑外，應(yīng)采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥和優(yōu)質(zhì)骨料，并摻入優(yōu)質(zhì)活性細(xì)摻料（Ⅰ級(jí)粉煤灰）和多功能復(fù)合減水劑。施工時(shí)應(yīng)提前進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)，并通過(guò)有關(guān)的性能試驗(yàn)后確定，試配應(yīng)采用本工程使用的原材料，檢測(cè)條件應(yīng)與施工條件相同。

④加強(qiáng)混凝土施工管控，做好后期養(yǎng)護(hù)工作。

3.2 地下室樓板及外墻厚度取值

地下1層頂板厚度室內(nèi)不少于180mm，室外不少于250mm，室外主要為無(wú)次梁大板。

經(jīng)計(jì)算，每延米地下室外墻剪力設(shè)計(jì)值如圖2所示。

圖2 地下室外墻剪力設(shè)計(jì)值

由圖2可知，地下室側(cè)壁對(duì)地下5層頂板水平推力設(shè)計(jì)值每米可達(dá)1004kN，樓板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35（fc=16.7N/mm2），樓板設(shè)計(jì)厚度為 140mm，水平力設(shè)計(jì)值與樓板的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比 u=N/（A×fc）=1004×103/（140×1000×16.7）=0.429，樓板貫通配筋10@200雙層雙向，另外在有框架梁的有利作用下，可保證側(cè)壁水平推力下樓板鋼筋混凝土的安全。地下4層～地下2層設(shè)計(jì)板厚均為120mm，貫通筋8@200雙層雙向，樓板計(jì)算配筋不足處另附加。

地下室外墻設(shè)計(jì)厚度：-5層～-4層厚600mm，-3層～-2層厚600mm，-1層厚400mm。

3.3 樓板開洞周邊側(cè)壁加強(qiáng)措施

因設(shè)備間風(fēng)井不可避免在側(cè)壁附近樓板開洞，導(dǎo)致洞口處側(cè)壁在樓層標(biāo)高無(wú)樓板支撐，設(shè)計(jì)中通過(guò)增設(shè)橫向臥梁來(lái)加強(qiáng)洞口周邊側(cè)壁的側(cè)向支撐。對(duì)于深地下室樓板開洞跨度較大時(shí)僅靠橫向臥梁無(wú)法提供足夠的承載力，需另在洞口中部增設(shè)支撐梁，作為橫向臥梁支撐。

圖3 橫向臥梁平面布置及大樣

3.4 環(huán)形汽車坡道側(cè)壁加強(qiáng)措施

地庫(kù)南側(cè)環(huán)形汽車坡道自地下5層上至室外，采用梁板式結(jié)構(gòu)，中部坡道井尺寸11.300×2.700m，設(shè)置8個(gè)500×700mm的框架柱，由于坡道井的存在造成側(cè)壁推力無(wú)法通過(guò)樓板連續(xù)傳遞，設(shè)計(jì)中采取以下兩項(xiàng)措施：

①加厚汽車坡道板至300mm，使其形成類似于深梁，側(cè)壁水平推力通過(guò)兩端坡道板向樓層板傳遞，如圖4所示。

②另在坡道井內(nèi)加設(shè)截面尺寸600×600mm混凝土斜撐，將水平推力通過(guò)斜撐傳遞至另一側(cè)坡道板，如圖5所示。

圖4 地下室南側(cè)環(huán)形汽車坡道平面圖

圖5 汽車坡道斜撐剖面圖

3.5 泄水孔設(shè)置

①在負(fù)二層-10.0標(biāo)高處裙樓周邊側(cè)壁設(shè)置足量泄水孔，地下水位超過(guò)這一標(biāo)高即向室內(nèi)集水坑排水，保證地下水位不超高。

②基坑內(nèi)或地下室內(nèi)設(shè)地下水位觀測(cè)井或裝置，可觀測(cè)可排水。

4 結(jié)語(yǔ)

①本工程地下部分及裙房部分已土建結(jié)頂，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，采取的各項(xiàng)加強(qiáng)措施是合適的。

②超長(zhǎng)深地下室無(wú)縫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意合理設(shè)置沉降及伸縮后澆帶，混凝土采用合適的外加劑并加強(qiáng)施工質(zhì)量控制和養(yǎng)護(hù)。

③深地下室設(shè)計(jì)尤其要注意側(cè)壁在樓層位置樓板的水平支撐作用，樓板作為側(cè)壁的支座應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，靠近側(cè)壁的樓板開洞（比如風(fēng)井、樓梯、汽車坡道等）應(yīng)引起足夠重視，采取相應(yīng)抵抗措施并確保其能作為側(cè)壁的支座。

④注意觀測(cè)地下水位并設(shè)置泄水孔，如超過(guò)設(shè)計(jì)水位，應(yīng)及時(shí)排水。