古 俊 東

(深圳市北林苑景觀及建筑規(guī)劃設計院有限公司，廣東 深圳 518000)

高層民用建筑地下室結構設計分析

古 俊 東

(深圳市北林苑景觀及建筑規(guī)劃設計院有限公司，廣東 深圳 518000)

介紹了地下室結構的設計難點，從荷載、頂板、外墻等方面，分析了高層民用建筑地下室結構的設計要點，并就抗浮、抗?jié)B及控制的相關措施進行了闡述，對類似工程有一定的參考價值。

民用建筑，地下室，結構，頂板，外墻

在高層民用建筑地下室設置汽車停車位、地下消防水池和設備用房等，可以完全發(fā)揮好地下室的功用，同時經(jīng)過設置基礎埋深的相關要求，也可以將其中的停車場建成戰(zhàn)爭時代所用的人防地下室。所以，在對高層民用建筑地下室結構進行設計這一問題的研究與分析是極為重要的，本文就地下室在結構設計中遇見的幾個常見問題進行簡要探究。

1 地下室構造設計難點

地下室設計工程牽涉到錯綜復雜的專業(yè)：使用功能、防火、設備用房及管道、人防要求、排水、抗道、通風、采光等等，在設計建筑地下室結構時需要進行綜合考慮以上這些專業(yè)的配合。在具備大底盤地下室的高層建筑群體中，抗浮問題雖一般不存在于使用階段的塔樓部分，但卻常會出現(xiàn)在裙房及純地下室部分。而且往往對施工過程和洪水期注重較少，是由于在實際設計地下室抗浮問題上一般只會考慮正常使用極限狀態(tài)，這也會因為抗浮不夠?qū)е率┕み^程中出現(xiàn)部分破壞；另外，地下室防水工程是一項關于設計、施工、選材等多項原因的系統(tǒng)性工程，從而使得地下室結構設計中出現(xiàn)眾多難點。

2 對高層民用建筑地下室結構的設計分析

高層建筑地下室結構主要是由頂板、外墻、底板、荷載和出入口坡道等組成，對其設計也是從這幾方面入手，戰(zhàn)時用的人防地下室還需要對人防口部進行設計。

2.1 荷載

基于人防因素的核爆動荷載、水和土的壓力、上部建筑和地下室的自重等等，以上這些都屬于地下室結構荷載。根據(jù)地下室不同部位應考慮的荷載組合給出了相關規(guī)范，依照這些結構特點，在防空地下室結構設計時，按照荷載的組合規(guī)范，對高層民用建筑地下室的每個部分參與結合的荷載主要有以下幾個方面：

1)頂板：也就是頂板靜荷載和核爆動荷載的標準值。

2)側墻：橫向是水和土所承受的壓力、水平動荷載標準值(核爆動荷載所生成)；豎向是核爆動荷載標準值、靜荷載標準值(頂板所輸送)，僅關于局部剪力墻部位的上部建筑物自主標準值。

3)內(nèi)承重墻(柱)：上部建筑物和內(nèi)承重墻自重標準值，頂板核爆動荷載標準值、靜荷載標準值。應由大荷載作為控制，對比平時各樓層的活荷載標準值與戰(zhàn)時所增加的頂板核爆動荷載標準值之和。

4)基礎：上部建筑物和地下室墻身各自的自重標準值，靜荷載標準值(頂板傳輸)，核爆動荷載標準值(底板傳輸)。

2.2 頂板

在高層民用建筑的結構上部，要想更好地使其得到約束，約束支座地下室頂板的剛度則要大。通常來說，地下室頂板的厚度不能小于160 mm，盡量不要太薄。而如果是人防地下室頂板厚度，則在人防要求上滿足一定的標準。

在進行高層民用建筑地下室結構上部的嵌固端的時候，需要在混凝土強度等級、樓板厚度、樓層側向剛度和板配筋率等作具體的要求，這是依照GB 50011—2010建筑抗震設計規(guī)范進行的，且按規(guī)定在地下室層數(shù)方面不宜少于兩層，規(guī)范還規(guī)定了在地下室樓層的頂樓蓋上需要使用梁板結構。因此，高層民用建筑地下室層數(shù)或總層數(shù)、地下及基礎埋深受以上因素的影響。在對地下室頂板或樓層的結構計算時，應往下算至符合嵌固端的要求，剪力墻底部加強區(qū)則需要由地面往上計算層數(shù)，同時應將地下層包含在內(nèi)。

2.3 外墻

在對彎矩進行調(diào)幅時，使其成為固定支座的底部，也就是外墻的嵌固端的底板，同時還應考慮荷載分項系數(shù)、有多層地下室的因素，對其應按多跨連續(xù)進行計算，這以上幾個因素在對地下室外墻計算也是需要考慮的；此外，對底板彎矩與相鄰的側壁底部彎矩也需要使其大小相等。地板的厚度和筋配量應匹配，同時其抗彎能力應不小于側壁，最典型的是在地下車道中出現(xiàn)該類問題。在車道側壁中，應使用懸臂的構建形式，而且其側壁底部應高于底板的抗彎能力。在類似樓梯間等地面層的開洞位置，由于外墻頂部的可支撐樓板不夠，因此實際上是需要將計算模型和配筋構造等因素包含在內(nèi)的；一旦地下室外墻與車道緊緊相靠的時候，在外墻中部的位置，也就是車道的底板上，將會作用于外墻承受的水平集中力，這方面是應當格外注意的。由于上述兩種情況中出現(xiàn)不同的外墻支承條件，這就使得在計算與設計上應與一般外墻不同。當頂板的高標不同時，對于外墻上部支座水平力的傳遞問題則應提高警惕。

以雙向板計算配筋，是在出現(xiàn)外墻扶壁柱截面尺寸較大之時或垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連接的外墻板塊的情況下，除此之外其余外墻則應按豎向單板計算配筋。對于以下方面則要予以適當加強：一是針對外墻掛壁內(nèi)外側的主筋，也就是外墻的轉(zhuǎn)角位置，由于豎向荷載比較小，但外墻的水平分布筋需要利用扶壁柱的截面尺寸，還需要使配外側附加短水平負筋進行加強，計算好地下室外墻的裂縫寬度，并使這一寬度不大于0.2 mm，且不得貫通。

2.4 底板

在滿足跟外墻一樣的受力要求的同時，底板還需要在高層民用建筑地下室防水、抗?jié)B方面進行滿足。因而，通常來說地下室底板厚度大小一般在40 cm～60 cm之間，并采取0.25%的配筋率。這在實際上，對于地下室底板的標高變化應 設置梁，而且底板的厚度應大于寬度，對板的支座彎矩進行傳遞到梁所要的抗扭鋼筋進行科學計算。

2.5 對于抗浮、抗?jié)B及控制的相關措施

在高層民用建筑地下室結構設計中，南方地區(qū)的地下水位一般比較高，應對抗浮計算需要注意地下室部分和地面樓層不多的情況，如果需要采用樁基，則應計算樁的抗拔承載力。對于板和覆土的自重，需要有利于地下室的結構，且荷載分項系數(shù)根據(jù)(荷載規(guī)范)計算強度時應取1.0；而荷載分項系數(shù)在計算抗浮時應取0.9。地下室抗浮設計將抗浮實際設計地下水位及其變幅作為重要依據(jù)，通常沒有加強對施工過程和洪水期的重視，只考慮正常使用極限狀態(tài)，這就使得由于抗浮不夠在施工過程中出現(xiàn)局部破壞。在現(xiàn)實情況中，多棟高層和低層建筑常建于統(tǒng)一整體大面積地下室，局部地下室上方可能出現(xiàn)無建筑的情況，而在抗浮問題上對于形狀不一、面積較大的地下室處理起來并不簡單，需要進行具體的分析。

除了滿足受力要求，抗?jié)B也是地下室結構設計的一大重點。為了達到抗?jié)B效果，常帶裂縫工作的鋼筋混凝土結構一般采取的措施有：

一是補償收縮混凝土，即將UEA,HEA等微膨脹劑摻入混凝土中，并使混凝土膨脹值與其最終收縮值進行抵消；為控制裂縫，則需要在其差值出現(xiàn)不小于混凝土的極限拉伸的情況下便可進行。

二是使用膨脹帶，一般而言，混凝土變形是由于其早期收縮的變形得不到完全的補償，所以在為混凝土實現(xiàn)連續(xù)澆筑無縫施工時，應對混凝土帶進行補償收縮的設置，這需要在工程實踐一般在超過60 m的情況下實施。

三是使用后澆帶，在早期短時期混凝土釋放約束力時，后澆帶是一種技術措施，而不斷改進的較長久性變形縫已經(jīng)得到了廣泛應用。

四是提高對鋼筋混凝土的抗拉能力。增加考慮混凝土相關的抗變形鋼筋，例如為強化混凝土面層而增加側壁的水平溫度筋；為減弱受底板和頂板約束所造成的側壁混凝土脹縮一致而設一道水平暗梁抵抗拉力于墻體中部。另外，對混凝土的養(yǎng)護也有一定的關注。

3 結語

高層民用建筑地下室的結構設計這一過程相當復雜，建筑物的正常使用和工程造價直接受到高層建筑上部荷載是否夠大、基礎埋深是否夠深、地下結構設計是否合理等等這些方面影響。因此，不但要在設計階段滿足功能需求，使其安全可靠、經(jīng)濟科學，還要為確保正常使用而滿足地下室結構抗?jié)B這一特殊要求。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范[S].

[2] GB 50009—2001，建筑結構荷載規(guī)范[S].

On analysis of basement structural design of high-rise civil buildings

Gu Jundong

(ShenzhenBeilinyuanLandscapeandArchitecturalPlanning,DesignandResearchInstitute,Shenzhen518000,China)

The paper introduces the design difficulties in the basement structure, analyzes the design points for the basement structure of the high-rise civil building from the loading, roof panel and exterior walls, and illustrates the related measures for the anti-floating, anti-seepage, and control, so as to provide some reference for similar projects.

civil building, basement, structure, roof panel, exterior wall

1009-6825(2017)21-0041-02

2017-05-17

古俊東(1990- )，男，助理工程師

TU312

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