王悅恒

摘 要：本文結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計理論、國家標準規(guī)范等，介紹地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的關(guān)鍵性問題，同時談?wù)勛约旱男牡煤腕w會。

關(guān)鍵詞：地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計 結(jié)構(gòu)布置 地基基礎(chǔ)

引言

地下室在民用建筑及辦公建筑中應(yīng)用越來越廣泛，特別是高層建筑，由于埋深的要求普遍設(shè)置了地下室。地下室一般用于商業(yè)、地下停車庫、人防等。地下室大部分采用框架結(jié)構(gòu)，頂板可以采用梁板形式、無梁樓板形式，基礎(chǔ)多為筏板基礎(chǔ)。本文結(jié)合自己的設(shè)計經(jīng)歷談?wù)劦叵率医Y(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的處理方法和關(guān)鍵性問題的控制思路。

1.關(guān)于設(shè)計過程的溝通

設(shè)計不只是人與電腦的溝通，更是人與人溝通。當然這種溝通有對內(nèi)的專業(yè)間溝通，有對外的和甲方、相關(guān)單位溝通，最終的目的是設(shè)計出合格的產(chǎn)品。所以設(shè)計過程的溝通是設(shè)計成功的關(guān)鍵，有的設(shè)計師只做自己的設(shè)計，這樣是不對的。一個好的設(shè)計不是一個專業(yè)的設(shè)計，而是眾多專業(yè)一起努力的結(jié)果。例如：結(jié)構(gòu)梁布置直接影響設(shè)備管線的布置，所以如梁布置變化需跟設(shè)備專業(yè)及時溝通處理，避免后期返工增加沒必要的工作量。同時如果設(shè)備專業(yè)管線標高、穿墻套管、穿梁套管等有調(diào)整也要及時通知結(jié)構(gòu)專業(yè)修改。所以設(shè)計過程中參與設(shè)計人員要及時溝通配合。

2.地上主體建筑與地下車庫的關(guān)系

地上建筑與地下室的連接主要跟二者基礎(chǔ)埋深、相對位置等因素有關(guān)。大體上有兩種即連成整體和設(shè)連通道脫開。前者主樓和地庫間設(shè)置后澆帶，車庫作為主體的附建的一部分。優(yōu)點是：流線比較直觀、使用方便，可以直達地上，業(yè)主舒適度較高。從結(jié)構(gòu)上又能節(jié)約側(cè)墻長度，降低建設(shè)成本。缺點是主樓和車庫間的后澆帶對設(shè)計和施工質(zhì)量要求較高，抗?jié)B漏要求較高。第二種連接為通道連接，車庫和主樓間設(shè)置連通道連接，交通便捷。車庫往往在主樓間穿插設(shè)置，可能造成地庫輪廓線多變，無形增加了外墻面積且轉(zhuǎn)角多車位布置較，浪費面積較多。連通道處防水做法對施工亦有較高要求，抗?jié)B漏較難。

3.地質(zhì)勘察報告

地質(zhì)勘察報告是地基基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù)，設(shè)計人員應(yīng)充分了解場地的土層分布、受力及變形情況。地質(zhì)報告應(yīng)對有無影響建筑場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)條件及其危害程度；建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)及其均勻性，以及各巖土層的物理力學性質(zhì)；地下水埋藏情況、水位變化幅度及規(guī)律，以及對建筑材料的腐蝕性；在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)劃分場地土類型和場地類別，并對飽和砂土及粉土進行液化判別；對可供采用的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案進行論證分析，提出經(jīng)濟合理的設(shè)計方案建議；提供與設(shè)計要求相對應(yīng)的地基承載力及變形計算參數(shù)，并對設(shè)計與施工應(yīng)注意的問題提出建議；設(shè)計人員根據(jù)地質(zhì)報告選擇合理的持力層，控制結(jié)構(gòu)的變形和沉降。

4.凈高和凈寬的控制

凈高直接影響結(jié)構(gòu)層高，進而影響地庫埋深，恰恰埋置深度是影響造價的關(guān)鍵因素，所以在盡可能的情況下，盡量降低層高。確定層高要充分考慮梁高、設(shè)備管線高度、使用功能要求等確定。汽車坡道、非機動車坡道出入口處凈高必須認真復(fù)核，必要時梁需要上翻。凈寬控制主要是單雙車道凈寬控制、車道轉(zhuǎn)彎處凈寬控制。

5.關(guān)于地下室設(shè)計的荷載

地下車庫設(shè)計的荷載有使用荷載、水浮力、消防車荷載、人防荷載、景觀荷載、施工活荷載等，消防車荷載不與消防車荷載、人防荷載、景觀荷載、施工活荷載同時組合。同時根據(jù)結(jié)構(gòu)梁布置情況、覆土深度等對消防車荷載進行折減。設(shè)計過程中需要跟景觀密切配合，確定景觀荷載大小和具體位置，不要景觀荷載和消防車荷載滿鋪設(shè)計，這樣會給設(shè)計帶來較大的浪費，而且是沒有必要的。

6.關(guān)于地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置

地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置需要根據(jù)荷載情況、使用功能合理設(shè)置水平和豎向構(gòu)件。柱網(wǎng)的布置有大柱網(wǎng)、小柱網(wǎng)、大小柱網(wǎng)間隔布置等，大柱網(wǎng)視覺遮擋少，行車通暢，但經(jīng)濟性較差。小柱網(wǎng)可以降低層高、承載力高，經(jīng)濟效益明顯。每種布置方法各有利弊，柱布置根據(jù)實際情況和甲方要求選用合理的柱布置方式。梁板布置形式主要有十字交叉梁、井字梁、單向雙次梁、主梁+厚板、無梁樓板形式（空心樓板等）等形式，不同的布置形式有各自的優(yōu)點，布置應(yīng)根據(jù)荷載大小、功能要求、使用要求、變形控制條件等選擇合理截面及相應(yīng)的布置方式。合理的截面尺寸，既要考慮規(guī)范的構(gòu)造要求又要考慮合理的配筋率。比如關(guān)于防水混凝土的最小厚度要求等，同時要考慮是否滿足計算假定的要求，如地下室外墻一般按上部簡支下端固定進行設(shè)計，那么外墻基礎(chǔ)厚度是否滿足計算假定，彎矩是否能有效的傳遞。

7.關(guān)于覆土厚度的確定

確定覆土厚度應(yīng)考慮的因素，項目地點的凍土深度、場地周邊的綜合管網(wǎng)與車庫關(guān)系、景觀種植要求的土厚、水浮力和挖深的經(jīng)濟性比較、人防要求等，一般覆土厚度為0.8～1.5m。

8.關(guān)于地下室抗浮和防水設(shè)計

地下室抗浮和防水是設(shè)計的關(guān)鍵，對后期的正常使用至關(guān)重要?？垢≡O(shè)計的關(guān)鍵是確定合理的抗浮設(shè)計水位，用于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定計算及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計計算。一般情況取歷史最高水位或者室外場地以下0.5m，根據(jù)荷載和地質(zhì)情況采取合理的抗浮設(shè)計。既要滿足整體抗浮，也要復(fù)核局部抗浮問題。地下室防水包含底板、側(cè)墻、頂板等，有樁時樁頭的防水設(shè)計容易被忽略。施工單位的施工質(zhì)量是防水的重要環(huán)節(jié)，而監(jiān)理是這個環(huán)節(jié)中控制質(zhì)量的關(guān)鍵。

9.關(guān)于地下室基礎(chǔ)的設(shè)計

我國幅員遼闊，地質(zhì)千差萬別，不同地區(qū)地質(zhì)條件各不相同。地基基礎(chǔ)設(shè)計又是工程設(shè)計的重要組成部分，地基基礎(chǔ)在工程造價中也占主要部分。地基基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注重工程經(jīng)驗的積累，不能照搬照抄。所以設(shè)計的過程也是經(jīng)驗的積累過程，只有在設(shè)計中不斷的提高和創(chuàng)新，才能設(shè)計出合理、經(jīng)濟的地基基礎(chǔ)。關(guān)于地基基礎(chǔ)主要控制如下幾點：

9.1持力層的選擇

需要考慮持力層和基礎(chǔ)埋深的要求，在滿足地基穩(wěn)定和變形的前提下，基礎(chǔ)盡量淺埋。而基礎(chǔ)埋深又和以下因素有關(guān)：建筑物的用途，有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造；作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)；工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深；地基土凍脹和融陷的影響。

9.2地基基礎(chǔ)設(shè)計等級

根據(jù)地基復(fù)雜程度，建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使作的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計分為甲級、乙級、丙級三個設(shè)計等級，設(shè)計地基基礎(chǔ)前應(yīng)確定地基基礎(chǔ)設(shè)計等級。不同地基基礎(chǔ)設(shè)計等級，對地基基礎(chǔ)的設(shè)計有不同的變形控制要求。

9.3基礎(chǔ)形式的選擇

地基基礎(chǔ)的形式有擴展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、天然筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等，每種基礎(chǔ)均有自己的有點和適應(yīng)范圍。實際中需要根據(jù)場地圖層分布、荷載情況等選擇合理、合適的基礎(chǔ)形式。地下室的基礎(chǔ)采用無梁樓板即厚板+柱帽的形式比較普遍，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)體系簡單、整體性好、節(jié)省層高、自重大有利于抗浮、鋼筋板扎方便、節(jié)省磚模板、施工進度快等。

結(jié)論

地下室設(shè)計是一個復(fù)雜的設(shè)計過程，需要各個專業(yè)的大力合作配合。合理的結(jié)構(gòu)布置既是安全的保障也是經(jīng)濟性的關(guān)鍵。如何把結(jié)構(gòu)設(shè)計得安全適用、經(jīng)濟合理是每個結(jié)構(gòu)設(shè)計師的最終目標。以上是本人對地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些心得和體會，可能還有許多不足之處，希望同行專家指正。

參考文獻

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011.

[2]《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析》朱丙寅編著2010年4月版.

[3]《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施2009》結(jié)構(gòu)2010年12月版.