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摘要：本文试图通过中山市民众镇某住宅小区项目的地下室结构设计，探讨地下室设计过程中遇到的难点问题，并针对性提出了优化设计的措施。
关键词：地下室结构设计；抗浮分析；地下室结构超长；沉降不均匀
Abstract: this paper attempts by the town zhongshan city people a residential area of the basement of structure design project, this paper discusses the basement design difficulties in this problem, and puts forward the specific design optimization measures.
Key words: the basement structure design; Anti-uplift analysis; The basement structure long; Uneven subsidence
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
前言
近年来，随着我国经济的高速发展及城市用地资源越发紧张，地下空间的利用价值变得越来越大。地下工程无论从设计周期、工程造价及施工工期来讲所占的比例越来越大。但地下室工程涉及建筑、结构、设备、人防等专业，在设计地下室过程中需要各个专业的互相配合。另外，由于场地土的力学性质的多样性、地下工程施工环境的复杂性、隐蔽性、特殊性，因些对地下室工程的设计及施工有一定要求。本文以中山某住宅小区的地下室结构设计为例，笔者结合具体的工程实例，简要分析并提出一些解决措施。本人水平有限，如有不正确之处请指点修正。
1.项目概况
本住宅小区是位于中山市民众镇中心区域，地上13栋11~18层高层建筑并带一层地下室，七度设防，场地土类别为三类，框架－剪力墙结构。本工程占地约42亩，其中地下车库建筑面积约11742 m2。地下室尺寸长约123m，宽约93m，地下室底板相对室外标高为－2.5m，底板厚350mm，混凝土强度等级为C30，外墙厚300mm，混凝土强度等级为C30，地下室顶板覆土70cm。由于建设单位及建筑的要求，整个地下室不设永久变形缝。地下室结构布置平面图见图一。本文结合该工程实例，分析实际工作过程中遇到的问题，并通过分析给出实际工程措施。希望对以后类似工程的设计提供一些参考。
图一 地下室结构布置平面图
2.地下室抗浮与防水分析
对于大底盘带地下室的高层建筑群体而言，主楼部分不会存在整体抗浮问题。但裙房部分尤其是纯地下室部分，往往由于设计人员认识不足，在地下室抗浮设计中只考虑了正常使用极限状态时，未对地下室进行整体和局部抗浮分析，因而可能造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，甚至在洪水期地下水位的上升造成整个地下室上浮的工程设计事故。因此，要做好地下室抗浮设计，一般要做好以下几个方面：
（1）确定科学合理的抗浮设防水位。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。地下室设防水位对地下室整体工程造价有着重要影响。由于珠三角地区夏季可能出现暴雨、洪涝等自然灾害，故按《广东省建筑地基基础设计规范》中的规定，以室外地道路最低点作为地下室抗浮设计水位。对本工程而言，即设防水头高度为2.2m；
（2）采用措施降低建筑层高。在建筑及设备安装允许的条件下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位高度。具体措施可采用无梁楼盖和筏板基础。对本工程而言，由于荷载及柱网都比较大，采用无梁楼盖可能造成工程造价增加较多；珠三角地区由于是冲积平原，淤泥层较厚，不适宜采用筏板基础。
（3）设置抗浮桩或抗浮锚杆。一般而言，设置抗浮桩或抗浮锚杆能有效的抵抗地下水位的作用，对本工程而言，由于地下室深度不高以及地下室顶板进行70cm覆土，地下室整体抗浮满足规范规定，只需要对地下室底板进行局部抗浮措施。
3.地下室外墙的设计
地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖所承受的荷载和自重；水平荷载包括地面活载、侧向土压力和地下水作用。风荷载或水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋
主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。除了计算外墙承载能力极限状态还应作正常使用极限状态下裂缝验算。在设计中应注意以下要求：
3.1 荷载取值。竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重；水平竖向荷载有地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。
（1）室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面），按《全国民用工程建筑技术措施》中规定，室外地坪活荷载一般可取10kN/m2。地面活荷载对外墙产生的压力为沿墙高度方向的均布荷载可按室外地坪活荷载乘以静止土压力系数。
（2）水压力：可按地下室设防水位。
（3）土压力：地下室外墙的土压力应为静止土压力，根据土性的不同分别采用不同的计算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。
3.2. 外墙计算模型。有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。本工程中，柱距是层高两倍以上，故外墙宜按竖向单向板计算配筋。地下室外墙计算时一般底部为固定支座，外墙底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，故底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配。但在计算车道的外墙时尚应按实际支承条件计算。
4.裂缝及地下室超长控制措施
地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。由于本工程的长度和宽度均已超过《混凝土结构设计规范》的规定，按以前的实际工程经验，地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：
（1）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨脹值大于混凝土的最终收缩值，即可控制裂缝的产生。但由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，所以此方法仅适用于较不规模地下室，故不适用本工程实际情况。
（2）加强带。为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。
（3）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。根据以前工程实践，故本工程采取本方法。
5.总结
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题。笔者希望能够在工作中不断学习总结，更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。
参考文献：
1.GB5011－2010,建筑抗震设计规范
2.曹继勇，张尚根，等．人民防空地下室结构设计 北京：中国计划出版社，2006
3.游宝坤，建筑物裂渗控制新技术，北京：中国建材工业出版社，1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：地下室结构设计；抗浮分析；地下室结构超长；沉降不均匀
Abstract: this paper attempts by the town zhongshan city people a residential area of the basement of structure design project, this paper discusses the basement design difficulties in this problem, and puts forward the specific design optimization measures.
Key words: the basement structure design; Anti-uplift analysis; The basement structure long; Uneven subsidence
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
前言
近年来，随着我国经济的高速发展及城市用地资源越发紧张，地下空间的利用价值变得越来越大。地下工程无论从设计周期、工程造价及施工工期来讲所占的比例越来越大。但地下室工程涉及建筑、结构、设备、人防等专业，在设计地下室过程中需要各个专业的互相配合。另外，由于场地土的力学性质的多样性、地下工程施工环境的复杂性、隐蔽性、特殊性，因些对地下室工程的设计及施工有一定要求。本文以中山某住宅小区的地下室结构设计为例，笔者结合具体的工程实例，简要分析并提出一些解决措施。本人水平有限，如有不正确之处请指点修正。
1.项目概况
本住宅小区是位于中山市民众镇中心区域，地上13栋11~18层高层建筑并带一层地下室，七度设防，场地土类别为三类，框架－剪力墙结构。本工程占地约42亩，其中地下车库建筑面积约11742 m2。地下室尺寸长约123m，宽约93m，地下室底板相对室外标高为－2.5m，底板厚350mm，混凝土强度等级为C30，外墙厚300mm，混凝土强度等级为C30，地下室顶板覆土70cm。由于建设单位及建筑的要求，整个地下室不设永久变形缝。地下室结构布置平面图见图一。本文结合该工程实例，分析实际工作过程中遇到的问题，并通过分析给出实际工程措施。希望对以后类似工程的设计提供一些参考。
图一 地下室结构布置平面图
2.地下室抗浮与防水分析
对于大底盘带地下室的高层建筑群体而言，主楼部分不会存在整体抗浮问题。但裙房部分尤其是纯地下室部分，往往由于设计人员认识不足，在地下室抗浮设计中只考虑了正常使用极限状态时，未对地下室进行整体和局部抗浮分析，因而可能造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，甚至在洪水期地下水位的上升造成整个地下室上浮的工程设计事故。因此，要做好地下室抗浮设计，一般要做好以下几个方面：
（1）确定科学合理的抗浮设防水位。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。地下室设防水位对地下室整体工程造价有着重要影响。由于珠三角地区夏季可能出现暴雨、洪涝等自然灾害，故按《广东省建筑地基基础设计规范》中的规定，以室外地道路最低点作为地下室抗浮设计水位。对本工程而言，即设防水头高度为2.2m；
（2）采用措施降低建筑层高。在建筑及设备安装允许的条件下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位高度。具体措施可采用无梁楼盖和筏板基础。对本工程而言，由于荷载及柱网都比较大，采用无梁楼盖可能造成工程造价增加较多；珠三角地区由于是冲积平原，淤泥层较厚，不适宜采用筏板基础。
（3）设置抗浮桩或抗浮锚杆。一般而言，设置抗浮桩或抗浮锚杆能有效的抵抗地下水位的作用，对本工程而言，由于地下室深度不高以及地下室顶板进行70cm覆土，地下室整体抗浮满足规范规定，只需要对地下室底板进行局部抗浮措施。
3.地下室外墙的设计
地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖所承受的荷载和自重；水平荷载包括地面活载、侧向土压力和地下水作用。风荷载或水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋
主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。除了计算外墙承载能力极限状态还应作正常使用极限状态下裂缝验算。在设计中应注意以下要求：
3.1 荷载取值。竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重；水平竖向荷载有地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。
（1）室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面），按《全国民用工程建筑技术措施》中规定，室外地坪活荷载一般可取10kN/m2。地面活荷载对外墙产生的压力为沿墙高度方向的均布荷载可按室外地坪活荷载乘以静止土压力系数。
（2）水压力：可按地下室设防水位。
（3）土压力：地下室外墙的土压力应为静止土压力，根据土性的不同分别采用不同的计算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。
3.2. 外墙计算模型。有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。本工程中，柱距是层高两倍以上，故外墙宜按竖向单向板计算配筋。地下室外墙计算时一般底部为固定支座，外墙底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，故底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配。但在计算车道的外墙时尚应按实际支承条件计算。
4.裂缝及地下室超长控制措施
地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。由于本工程的长度和宽度均已超过《混凝土结构设计规范》的规定，按以前的实际工程经验，地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：
（1）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨脹值大于混凝土的最终收缩值，即可控制裂缝的产生。但由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，所以此方法仅适用于较不规模地下室，故不适用本工程实际情况。
（2）加强带。为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。
（3）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。根据以前工程实践，故本工程采取本方法。
5.总结
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题。笔者希望能够在工作中不断学习总结，更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。
参考文献：
1.GB5011－2010,建筑抗震设计规范
2.曹继勇，张尚根，等．人民防空地下室结构设计 北京：中国计划出版社，2006
3.游宝坤，建筑物裂渗控制新技术，北京：中国建材工业出版社，1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。