1、高层建筑地下室设计中常见问题及分析摘要：伴随着现代社会经济的快速发展，城市中出现越来越多的高层建筑。而高层建筑一般带有地下室, 或者与裙房的地下室一并组成地下车库。地下室的设计是否合理将直接影响到高层建筑本身的正常使用和工程造价。本文对地下室设计中遇到的常见问题进行分析，并给出设计建议，以供工程设计参考。 关键词：地下室结构设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1、地下室设计荷载 地下室结构荷载包括核爆动荷载(考虑人防)、上部建筑物自重、土压力、水压力以及地下室自重等。规范给出了防空地下室不同部位应考虑的荷载组合，结构设计时可依各工程的结构特点。 根据规范要求进行荷载组合。地
2、下室各部位参与组合的荷载分别为：顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。侧墙：竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值。上部建筑 物自重标准值(仅有局部剪力墙部位)。外墙自重标准值：横向：核 爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。 内承重墙(柱)：顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准之和。由大的荷载起控制作用。 基础：底板核爆动荷载标准值，上部建筑物自重标准值，顶板传来静荷载标准值，地下室墙身自重标准值。 防空地下室进行荷载组合时，主要解决核爆动荷载作用下 如何确定同时存在的
3、静载问题。 如果地下室顶部没有房屋，是空旷场地，其荷载是否要考虑平时消防车荷载或大于消防车的可能荷载，实际中比较取起控制作用的荷载作为设计依据。另如某工程设计在-1.55m 标高处一层平面是地下室顶板，活载只考虑 4.5KN/m2，未计覆土荷载，消防车荷载。地下车库活载取值6.0KN/m2，不满足 GB50009-2001 第 4.1.1 条，未考虑消防车荷载，或者施工过程中和使用过程中可能出现的载重车荷载，与消防车荷载比较取大值。 2、顶 板 地下室顶板是高层建筑上部结构的一个水平约束支座，其刚度越大，对上部结构的约束作用越好。因此，地下室顶板厚度不能太薄，一般取160mm。人防地下室顶板厚
4、度还要满足人防要求。 根据建筑抗震设计规范GB50011- 2010，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、楼层侧向刚度等都有具体要求。且地下室层数不宜少于两层。规范还明确规定，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。这意味着高层建筑地下室层数或总层深不仅仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算。并应包括地下层。当出现以下情况时，地下室顶板不应作为上部结构的嵌固部位：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；顶板为无梁楼盖。设计中存在的
5、常见问题如：地下室顶板，板厚选用 100mm，不符合GB50011-2010 第 6.1.14 条；底板配筋 14100，不符合 JGJ3-2002 第12.2.4 条；地下室顶板厚度、地下部分柱配筋不符 GB50011-2010第 6.1.14 条。地下室混凝土底板、顶板、墙配筋不符合 GB50010-2010第 9.5.1 条及 GB50038-2005 第 4.7.2 条等。 3、地下室外墙 地下室外墙配筋计算：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
6、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。建议：除了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(如高层建筑外框架柱之间)外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强。地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配，这方面问题在地下车道中
7、最为典型，车道侧壁为悬臂构件，底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题：标高变化处仅设一梁，梁宽甚至小于底板厚度，梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地下室外墙时，车道底板位于外墙中部，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用，该荷载经常遗漏。 地下室外墙应进行裂缝宽度计算，裂缝宽度不得大于 0.2mm，且不得贯通。 4、地下室底板 同外墙一样，除了要在受力上满足要求外，还要防水防渗，所以其厚度不宜太薄，通常取 40-60cm，配筋率一般取为 0.20%。在底板的标
8、高变化处，要按照实际情况设置梁，梁宽通常应大于底板厚度，梁内要配有抗扭钢筋，钢筋数量应根据底板传递到梁的支座弯矩进行计算。 对于基础是桩箱、桩筏的地下室底板，由于其起到桩承台的作 用，所以还要满足抗弯、抗冲切剪切、局部受压等要求。 5、地下水与抗浮 地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据，实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使 用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。常见设计问题如：地下水
9、位未按勘察报告确定，或勘察报告未提供计算浮力的地下水位及其变幅，违反了 GB50007-2002 第 3.0.2 条；斜坡道未进行抗浮验算，斜坡道与主体分缝处未作处理；抗浮验算不满足要求，GB50009-2001 第 3.2.5 条等。 6、抗渗及控制措施 对于高层建筑地下室，防水设计必须做得十分可靠， 耐久性要与建筑物同步。若防水工程没有做好，出现了渗漏，修复起来的难度会较高，且补漏费用将大大增加。所以地下室的防水工程必须保证施工的质量，才能避免出线返工补漏的现象。地下室出现渗漏的主要原因有：混凝土本身结构收缩 产生裂缝；混凝土不密实导致内部水分蒸发后形成毛细通路渗水；施工中破坏了柔性防水层
10、；柔性防水层接头处处 理不妥或老化等。针对以上可能出现的情况，设计考虑采用强度高、厚度大的高标号防水混凝土，还应添加外加剂减少结构内部出现的微小裂缝，以满足防水防渗的要求；在地下室主体结构外要做柔性防水层，并对完工后的防水层施以保护措施。 按 GB 50108 ? 2005地下工程防水技术规范的规定, 结构厚度应250 mm; 裂缝宽度须 0. 2 mm, 并不得贯通; 迎水 面钢筋保护层厚度应不小于 50 mm。 防水混凝土结构底板混凝土垫层 , 其强度等级应不小于 C 15, 厚度应不小于 100 mm, 在软弱土层中应大于 150 mm。 工程实践表明, 如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚
11、度小于规范限值, 是引起渗漏水现象的常见原因。 因此, 修订后的规范对限值作了相应的提高, 应引起注意。 另外, 地下室应加强顶板钢筋, 保护层和混凝土垫层厚度及强度等级, 应遵照 GB 50108-2005地下工程防水技术规范执行。 7、裂缝及控制方法 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。 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：补偿收缩混土，即在混凝土中渗入 UEA、HEA 等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大
12、于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。膨胀带，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，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。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任用。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，对于侧壁，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，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。8、地下室不均匀沉降控制措施 控制地下室不均匀沉降主要有以下措施：在高层建筑主楼和裙房之间设置沉降缝，让各
13、部分互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力。但这种方法会给建筑的立 面处理、整体稳定、地下室的防渗漏、基础的埋置深度等带来很多问题。不设置沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上，既满足了地基承载力要求， 又减少了沉降差。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般只用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。不设置沉降缝，而采取一定的措施，调整地基反力，减少不同部分的地基反力差，从而减小不均匀沉降。比如裙房和主楼部分采用不同的基础形式，主楼采用筏基或箱基，裙房采用独立基础或条形基础。在主楼和裙房之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，主楼完工且完成大 9、地下室结构抗震等级 当地下室顶板作
14、为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可随层数降低一级。对于标准设防类(丙类)建筑，本地区的抗 震烈度为 6、7 度时抗震等级应不低于四级，8 度时不低于三级，9 度时不低于二级；对于重点设防类 (乙类) 建筑抗震烈度为 6 度时抗震等级应不低于四级，7 度时不低于， 三级，8 度时不低于二级，9 度时需专门研究。对于地下室中无上部结构的部分，可视情况采用三级或四级。当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固端时，实际嵌 固部位所在的地下室楼层及以上采用的抗震等级，可与地上结构相同。对于实际嵌固部位的抗震等级，与上述嵌固端的抗震等级确定方法相同。 10、结 语 高层建筑地下室结构设计是一个复杂的过程。高层建筑上部荷载大，基础埋深较深，地下室与基础设计的合理与否直接影响 高层建筑的正常使用与造价。因此，设计时既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求，以保证其正常使用。
