摘要：本文主要探討了地下室結構設計中的影響因素及相應的技術處理措施，著重從地下室結構平面、外墻、抗浮、防水、抗震及保護層和墊層厚度等幾個方面論述。
　　關鍵詞：地下室;結構設計;嵌固;
　　前言
　　隨著社會的發展,高層建筑越來越多。城市建設中出現了大量的地下室及地下車庫。將高層建筑的設備用房、地下消防水池和汽車停車位等設在地下室,既能充分發揮地下室作用,又能滿足基礎埋深的要求。因此。在高層建筑設計中,地下室結構設計日顯重要。
　　一、地下室結構設計中存在的問題
　　1、地下室結構平面設計
　　地下室工程涉及的專業極為復雜,在高層建筑的地下室結構設計時,需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業的配合。例如地下室的長度超過設計規定的長度時,需要與結構專業配合,確定是否設置變形縫,通常應盡可能少設或不設變形縫,因為設置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復雜。設計人員可以通過設置后澆帶和合理使用混凝土外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式,達到不設縫的目的。若地下室過長,依靠設置后澆帶的方法難以解決,設計人員應合理地調整平面,將地下室分割成幾個小地下室,中間用較窄的通道相連,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,便于補救。在結構設計時應合理地設置采光通風井,若高層建筑采光通風井位置設計不當,例如在側壁外作附加通長采光井,而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接,會造成地下室保證結構穩定功能的喪失,不能有效地將上部的地震及風力作用傳至側壁及地面,不能滿足高層建筑的埋深要求。
　　2、地下室外墻結構設計
　　地下室的外墻是結構設計的重點,應按水、土壓力驗算外墻抗裂。在設計時應注意以下要求:
　　(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構的樓蓋傳重和自重,水平荷載包括地面活載、側向土壓力和人防等效靜荷載。風荷載或水平地震作用對地下室外墻平面內產生的內力較小。在實際工程設計中,豎向荷載及風荷載或地震作用產生的內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,僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋。
　　(2)靜止土壓力系數。靜止土壓力宜由試驗確定。當不具備試驗條件時,砂土可取0.34~0.45,黏性土可取0.5~0.7。
　　(3)地下室外墻的配筋計算。實際設計時,在外墻的配筋計算中,對于帶扶壁柱的外墻,不是根據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構的整體電算分析結果進行配筋,不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據外墻與扶壁柱變形協調的原理,這種設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,其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋。對豎向荷載(軸力)較小的外墻扶壁樁,其內外側主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋應根據扶壁柱截面尺寸的大小,適當地配以外側附加短水平負筋加強,外墻轉角處也應適當加強。地下室外墻計算時,底部為固定支座(即底板作為外墻的嵌固端),側壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩相等,底板的抗彎能力應不小于側壁的抗彎能力,其厚度應與配筋量相匹配。這種情況在地下車道中最為典型,車道側壁為懸臂構件,底板的抗彎能力應不小于側壁底部的抗彎能力。
　　(4)地下室底板標高的設計。地下室底板標高變化處僅設1根梁,梁寬甚至小于底板的厚度,梁內僅靠兩側箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置(如樓梯間)外墻頂部無樓板支撐,計算模型和配筋構造均應與實際相符。車道緊靠地下室外墻時,車道底板位于外墻的中部,應注意車道底板作用于外墻的水平集中力,該荷載常被忽略。
　　3、地下室抗浮設計
　　地下水位及其變幅是地下室抗浮設計的重要依據。實際在地下室抗浮設計時僅考慮正常使用的極限狀態,而對施工過程和洪水期重視不足,因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現局部破壞。另外,在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建筑,由于地下室的面積較大、形狀又不規則,且地下室上方的局部沒有建筑,此類抗浮問題相對比較難以處理,須作細致分析后再進行處理。
　　4、地下室防水設計
　　地下室防水設計是一項十分重要的工作,甚至是決定地下室設計成敗的關鍵。在防水設計時,應根據工程的性質、使用要求和重要性等合理確定防水等級,根據防水等級確定防水層數。無論防水等級為幾級,地下室混凝土都應采用結構自防水混凝土,防水混凝土的抗滲等級應根據水頭高度與混凝土壁的厚度比確定,不得人為地自行降低。根據防水等級的要求,建筑的地下室僅設1道防水混凝土是不能滿足要求的,一般應做卷材防水。在選用防水卷材時,應考慮到地下室環境惡劣、無法更換的特點,盡量選用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底側應能閉合,尤其應重視節點設計如樁頭、承臺和積水坑等處,若構造設計不當,勢必會形成漏底之舟,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,地下室應設排水明溝和積水坑。
　　5、地下室抗震設計
　　若地下室設計不當,對其整體的抗震性能會產生較大的影響。根據施工圖審查要點,對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度,才能不計算其層數,總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結構的墻柱應協調統一。對地下室頂板室內外板面標高變化處,當標高變化超過梁高范圍時則形成錯層,應采取一定的措施進行處理,否則不應作為上部結構的嵌固部位。相關規范明確規定,作為上部結構嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結構,地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結構的嵌固部位。結構計算應向下計算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板,但剪力墻底部加強區層數應從地面往上計算,并應包括地下層。
　　6、地下室保護層和墊層厚度
　　GB50108-2001《地下工程防水技術規范》規定,結構厚度應≯250mm;裂縫寬度應≯0.2mm,并不得貫通;迎水面鋼筋保護層厚度應≮50mm。對于防水混凝土結構底板的混凝土墊層,其強度等級應≮C15,厚度≮100mm,在軟弱土層中應≮150mm。工程實踐表明,若結構厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規范限值,經常會出現滲漏水現象,因此,修訂以后的規范對限值作了相應的提高,在實際施工時應引起注意。
　　二、結語
　　隨著城市土地資源的日益緊缺,建筑及城市交通逐步向地下發展,而高層建筑更由于其功能和結構本身的需要,大多設置了地下室。隨著建筑層數的日益增高,地下結構已向多層發展,其基坑支護、地下結構設計、地下室的施工及防水等日益成為建筑工程界關注的熱點。由于地下室工程的施工環境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復雜,也容易出現質量問題,因而對設計有一定的特殊要求。本文在以上就地下室結構設計常遇到的問題作一介紹。地下室的設計應遵循安全、適用和合理的原則,合理的設計是前提。地下室往往作為高層上部結構的嵌固部位,地下室的外墻剛度大,結構布置時應根據JGJ3!2002?高層建筑混凝土結構技術規程#來保證其剛度,平面上盡量保持剛度均勻,各層板包括頂板的厚度應盡可能符合設計要求,盡量能使得地下室形成一個堅固的箱體。只有在參建各方的通力合作下,不斷地進行探索和創新,才能更加合理、更加有效地開發和利用地下空間。