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【摘要】目前，城市建筑正向着更高层方向发展，高层建筑地下室的使用功能日显重要。同时，地下室设计是否合理对建筑的正常使用和结构安全有着直接影响。而在地下室的结构设计中经常发生质量问题，需对其采取措施，才能避免弊病发生，保证工程质量。本文针对地下室结构设计中常见的问题，提出了相应的设计方法和应对措施。
【关键词】地下室结构设计问题对策
随着社会的发展，高层建筑越来越多了，城市建设中出现了大量的地下室及地下车库，城市用地资源日趋紧张，为满足建筑功能和结构的需要，许多建筑都设置了地下室。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。本文将针对地下室结构设计施工中常见的问题展开探讨，供同业人员参考。
一、地下室结构设计的特点要求
地下室结构设计的主要内容包含几个方向：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计；二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统(防护设备)其中出人口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算，出人口通道(包括风井)的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。三是地下室是否与上部结构一起计算对于计算结果影响较大，其底板经常同时作为结构的基础，需要考虑地基的反作用力，顶板作为工程的重要部位，需要组合核爆炸力的等效静荷载，外墙则需考虑侧向的土、水的水平作用组合。
二、结构设计
1、顶板设计
地下室顶板作为高层建筑上部结构的一个重要水平约束，要有较大的刚度，因此在顶板设计中，应该注意其厚度不能太薄，一般不宜小于160mm，对于人防地下室有特殊要求，根據规范要求，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，对楼板厚度、混凝土强度等级、板配筋率等都有特殊的要求，且地下室不宜少于两层。
在地下室结构设计中，设计人员不能仅仅考虑地下室的层数和总深度，还要考虑到顶板情况，在结构设计中应该往下计算到嵌固端要求的地下室层或底板，但剪力墙底部加强区层数应该从地面算起，当顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层且未采取措施、或顶板为无梁楼盖时，地下室顶板不应作为上部结构的嵌固部位。
2、外墙结构设计
地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算，在设计时应注意以下要求：
（1）荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括地面荷载、侧向土压力和人防等效静荷载。
（2）静止土压力系数
静止土压力宜由试验确定，当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7。
（3）地下室外墙的配筋计算
实际设计时，在外墙的配筋计算中，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。因此，在计算地下室外墙的配筋时，对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块，如高层建筑外框架柱之间，按双向板计算配筋为宜，其余的宜按竖向单向板计算。对竖向荷载较小的外墙扶壁柱，其内外侧主筋也应予以适当加强。
3、底板设计
对于底板设计，应该在满足受力要求的条件下，控制地下室渗漏、防水条件，因为这些是影响地下室使用寿命的主要原因，因此在地下室设计过程中，其厚度不能太薄，配筋也不宜太小，一般底板厚度取40-60cm，配筋率一般取0.25%。在计算还应该考虑到支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋。桩箱、桩筏基础的地下室底板也是桩承台，还要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等要求。
三、载荷设计
结构构件的强度设计安全系数在静荷载或动荷载单独作用时，在动、静荷载同时作用时一般取动荷载的安全系数。首先必需验算静荷载单独作用下的构件强度，在计算动荷载或动、静荷载同时作用的构件截面强度时，应考虑材料强度提高系数。按钢筋混凝土结构设计规范(TJ10-74)进行(静载)截面设计时,根据该规范采用设计荷载(又称标准荷载) =恒载＋动载，在用于求得的外力上再乘以构件强度设计安全系数 对梁板结构等受弯度构件， ，受剪构件是 。但在防护结构(动载或动载＋静载)截面设计时，一般取动荷载的构件强度设计安全系数 ，其值在受弯度是 ，受剪时 。此外还应在截面设计时,将规范中钢筋及混凝土的设计强度乘以材料强度提高系数，对混凝土其值为1.4，对钢筋则根据其等级不同，其值为1.0-1.3。
四、抗震设计
在地下室设计中应该做好抗震设计，因为地下室抗震关系到整个建筑的抗震安全，根据施工审核要求，对于半地下室建筑的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。当地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级；对于标准设防类(丙类)建筑，6、7度时不宜低于四级，8度时不宜低于三级,9度时不宜低于二级；对于重点设防类(乙类)建筑，6度时不宜低于四级，7度时不宜低于三级，8度时不宜低于二级，9度时应专门研究。地下室中无上部结构部分，可根据具体情况采用三级或四级。除九度外，上部结构以外范围较大的地下室结构可采用三级或四级。
五、地下室抗浮设计
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态，而对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外，在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑，由于地下室的面积较大、形状又不规则，且地下室上方的局部没有建筑，此类抗浮问题相对比较难以处理，须作细致分析后再进行处理。地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：
（1）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可控制裂缝。
（2）膨胀带。疆凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工。
(3)后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用；侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设置一道水平暗粱抵抗拉力。
六、结语
地下室工程与普通建筑分项工程相比所涉及的专业更广，施工设计较为复杂。在工程设计过程中需要综合考虑使用功能、防火需求、人防要求、建筑配套设施正常运转等多方面因素，根据具体工程的实际情况进行工程设计，对常见问题要提前预防，采取应对措施，做到既满足功能要求、安全可靠，又要经济合理。
【关键词】地下室结构设计问题对策
随着社会的发展，高层建筑越来越多了，城市建设中出现了大量的地下室及地下车库，城市用地资源日趋紧张，为满足建筑功能和结构的需要，许多建筑都设置了地下室。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。本文将针对地下室结构设计施工中常见的问题展开探讨，供同业人员参考。
一、地下室结构设计的特点要求
地下室结构设计的主要内容包含几个方向：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计；二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统(防护设备)其中出人口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算，出人口通道(包括风井)的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。三是地下室是否与上部结构一起计算对于计算结果影响较大，其底板经常同时作为结构的基础，需要考虑地基的反作用力，顶板作为工程的重要部位，需要组合核爆炸力的等效静荷载，外墙则需考虑侧向的土、水的水平作用组合。
二、结构设计
1、顶板设计
地下室顶板作为高层建筑上部结构的一个重要水平约束，要有较大的刚度，因此在顶板设计中，应该注意其厚度不能太薄，一般不宜小于160mm，对于人防地下室有特殊要求，根據规范要求，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，对楼板厚度、混凝土强度等级、板配筋率等都有特殊的要求，且地下室不宜少于两层。
在地下室结构设计中，设计人员不能仅仅考虑地下室的层数和总深度，还要考虑到顶板情况，在结构设计中应该往下计算到嵌固端要求的地下室层或底板，但剪力墙底部加强区层数应该从地面算起，当顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层且未采取措施、或顶板为无梁楼盖时，地下室顶板不应作为上部结构的嵌固部位。
2、外墙结构设计
地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算，在设计时应注意以下要求：
（1）荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括地面荷载、侧向土压力和人防等效静荷载。
（2）静止土压力系数
静止土压力宜由试验确定，当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7。
（3）地下室外墙的配筋计算
实际设计时，在外墙的配筋计算中，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。因此，在计算地下室外墙的配筋时，对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块，如高层建筑外框架柱之间，按双向板计算配筋为宜，其余的宜按竖向单向板计算。对竖向荷载较小的外墙扶壁柱，其内外侧主筋也应予以适当加强。
3、底板设计
对于底板设计，应该在满足受力要求的条件下，控制地下室渗漏、防水条件，因为这些是影响地下室使用寿命的主要原因，因此在地下室设计过程中，其厚度不能太薄，配筋也不宜太小，一般底板厚度取40-60cm，配筋率一般取0.25%。在计算还应该考虑到支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋。桩箱、桩筏基础的地下室底板也是桩承台，还要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等要求。
三、载荷设计
结构构件的强度设计安全系数在静荷载或动荷载单独作用时，在动、静荷载同时作用时一般取动荷载的安全系数。首先必需验算静荷载单独作用下的构件强度，在计算动荷载或动、静荷载同时作用的构件截面强度时，应考虑材料强度提高系数。按钢筋混凝土结构设计规范(TJ10-74)进行(静载)截面设计时,根据该规范采用设计荷载(又称标准荷载) =恒载＋动载，在用于求得的外力上再乘以构件强度设计安全系数 对梁板结构等受弯度构件， ，受剪构件是 。但在防护结构(动载或动载＋静载)截面设计时，一般取动荷载的构件强度设计安全系数 ，其值在受弯度是 ，受剪时 。此外还应在截面设计时,将规范中钢筋及混凝土的设计强度乘以材料强度提高系数，对混凝土其值为1.4，对钢筋则根据其等级不同，其值为1.0-1.3。
四、抗震设计
在地下室设计中应该做好抗震设计，因为地下室抗震关系到整个建筑的抗震安全，根据施工审核要求，对于半地下室建筑的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。当地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级；对于标准设防类(丙类)建筑，6、7度时不宜低于四级，8度时不宜低于三级,9度时不宜低于二级；对于重点设防类(乙类)建筑，6度时不宜低于四级，7度时不宜低于三级，8度时不宜低于二级，9度时应专门研究。地下室中无上部结构部分，可根据具体情况采用三级或四级。除九度外，上部结构以外范围较大的地下室结构可采用三级或四级。
五、地下室抗浮设计
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态，而对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外，在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑，由于地下室的面积较大、形状又不规则，且地下室上方的局部没有建筑，此类抗浮问题相对比较难以处理，须作细致分析后再进行处理。地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：
（1）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可控制裂缝。
（2）膨胀带。疆凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工。
(3)后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用；侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设置一道水平暗粱抵抗拉力。
六、结语
地下室工程与普通建筑分项工程相比所涉及的专业更广，施工设计较为复杂。在工程设计过程中需要综合考虑使用功能、防火需求、人防要求、建筑配套设施正常运转等多方面因素，根据具体工程的实际情况进行工程设计，对常见问题要提前预防，采取应对措施，做到既满足功能要求、安全可靠，又要经济合理。