奚超

【摘要】地下室的结构设计是一个综合性很强问题，涉及到的内容繁多而复杂，有些问题至今尚未得到很好的解决，如地基与基础的相互作用问题、上部结构刚度对地基基础的影响等等。现代高层建筑由于地下工程庞大，建设工程在地下的投资已经接近甚至超过了地上，因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高地下室结构设计的水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。

【关键词】建筑；地下室；结构设计；探讨

1.建筑工程地下室結构设计的内容

1.1 结构平面设计。在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应合理地调整平面将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的埋深要求。

1.2 抗震设计。根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室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。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构的部位。结构计算应向下计算至满足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计算，并应包括地下层。

1.3 合理的防水设计。由于地下水的存在，故地下室防水设计是一项十分重要的工作，甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时应根据工程的性质、使用要求、重要性等合理确定防水等级，根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级，地下室混凝土都应为结构自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁厚度比确定，不得人为自行降低。根据防水等级要求，建筑地下室仅一道防水混凝土是不能满足要求的，故一般应做卷材防水，防水卷材在选用时应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点，尽量选用耐久性好的卷材。

1.4 地下室抗浮、抗渗设计。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：一是补偿收缩混凝土。在混凝土中掺微膨胀剂，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；二是膨胀带。混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；三是后浇带。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。

1.5 预应力无梁楼盖设计

无梁楼盖的设计一般需要采用弹性理论的计算方法，也就是等代平面框架法，这种方法就是将整个结构按照横纵柱的方向列为框架梁以及框架柱，然后通过框架梁的宽度进行有效的取值。在进行空间分析的过程对水平荷载下等代框架运算时，只考虑结构的平移，不需要对扭转进行考虑。对于肋梁，肋梁的划分不能过粗，也不能过细，要充分考虑到肋梁所在位置以及它需要承受的预应力，其次对负弯矩进行调幅时，应综合考虑到在垂直荷载下空间框架对柱上板的影响，在垂直荷载满足条件的基础之上，要适当的增加调幅系数。对于柱上板带支座截面的配筋，应该与它的弯矩分布一直，在设计的过程中要在柱宽以及每边大约1M厚的范围之内进行集中配置，它的配筋量也不得少于柱上板带配筋总量的一半，非几种配筋区域的配筋率也不得少于附近的跨中板带。

2.人防地下室的结构设计问题

地下室根据其使用要求通常会分为人防区和非人防区两部分，普通民用建筑的防空地下室人防等级一般以五、六级居多。

2.1 人防构件的最小截面尺寸取值问题

当顶部有覆土时，可以将覆土的厚度折算成相应的混凝土厚度来计算顶板的防护厚度，当顶部没有覆土时，也可以考虑建筑面层的防护作用；对于人防墙、密闭门门框墙，当其防护厚度不足时，则应增加墙厚或按规范要求采取相应的加强防护措施。确定人防构件的截面尺寸除考虑上述两个方面外，还应使人防构件在相应的人防荷载作用下具有规范所要求的允许延性比。

2.2 人防构件的荷载取值问题

防空地下室在核爆动荷载作用下的动力分析采用等效静荷载法，人防构件的等效静荷载标准值可按“规范”第4.7节取值。对于人防顶板，当为常6级且其上覆土厚度大于1.5m时或者为常5级且其上覆土厚度大于2.5m，顶板可不计入常规武器地面爆炸产生的等效静荷载，仅采取构造要求即可。

2.3 人防底板的荷载控制问题

人防地下室位于主体结构部分时，人防底板一般是平时荷载起控制作用。人防地下室位于纯地下室部分时，当仅有一层地下室且顶部覆土教薄时，人防底板一般是战时荷载起控制作用，当有两层或两层以上的地下室且顶部有覆土时，人防底板一般是平时荷载起控制作用。

3.结束语

随着城市化的推进以及城市经济的发展，现代高层建筑由于技术、经济、使用等各方面的因素，一般都设有大底盘地下室，通常为l～2层，随着建筑物高度的不断增加。地下室的层数也随之增加。人们对地下空间需求的不断增长，致使裙房的底盘面积在增加。地下工程在整个建设项目中所占的比重越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。另外，地下室结构的设计比较复杂，也容易出现质量问题，因而对设计和施工有一定的特殊要求。总之，一个安全、适用、合理的地下室，合理的设计是前提，并在参建各方的通力合作下，不断探索和创新，只有这样，才能更加合理有效地开发利用地下空间。

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