建筑物地下室结构设计的探讨与对策

建筑物地下室结构设计的探讨与对策
摘要：随着时代的发展和社会的进步，城市化进程不断加快。

城市用地开始变得更加紧张，地下室空间开始得到充分的利用和重视。

地下室的设置，能否合理地对地下室结构进行设计，会直接影响到建筑方面的工程造价及正常使用。

因此，做好建筑物地下室结构设计工作非常必要。

本文对建筑物地下室结构设计进行了探讨。

关键词：建筑物;地下室;结构设计
一、建筑地下室结构设计现状
地下室工程牵涉到的专业领域非常广、专业知识相对复杂，因而对于设计人员的素质有着较高的要求，但是目前的设计师并不是都具有这样的要求。

一些设计人员拥有着较多的设计经验，但是往往没有经过系统的学习，不太能够跟上目前设计行业发展的形式。

而一些刚刚毕业的大学生，尽管经过系统的学习，但是其缺乏相应的设计经验，在地下室结构设计过程中往往会存在不少的疏忽。

在地下室设计过程中，应该将地下室的各种功能和特点考虑进去，尽量满足地下室的通风、排水等多个功能。

使各个功能之间相互配合，以达到最好的效果。

二、建筑物地下室结构的设计要点
1、地下室结构荷载问题
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。

顶板恒荷载为覆土荷载及顶板自重，共为14KN/㎡，活荷载按结构荷载规范（GB50009-2001）（2006版）消防车荷载取值，根据规范要求尚且可以按照地下室顶板消防车等效荷载计算进行折减，按20KN/㎡进行计算。

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。

本工程侧土压力较小，故按满水压力作为横向压力进行计算。

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值之和，由大的荷载起控制作用.
底板：地下室底板自重，需满足的荷载要求。

具体考虑地下室活载为水荷载，
按12KN/㎡取值。

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静载问题。

2、顶板
在顶板作为地下室上部结构的嵌固部位时，其侧向刚度的大小决定了其嵌固作用的大小。

因此，在进行地下室顶板结构的设计时，需根据相关规范进行设计，地下室顶板的厚度一般应达到180mm以上。

同时还应根据实际施工过程中的特点，适量增加顶板的厚度，以保证顶板具有充足的承载能力。

在地下室结构设计的过程中，当地下室顶板作为建筑地上结构嵌固端时，需要根据《建筑抗震设计规范》中的具体要求，对楼板的厚度、混凝土的强度等参数做出特定的要求，以保证顶板的嵌固稳定性。

同时在该条件下，楼层的顶楼楼盖应采取现浇梁板结构施工。

上述因素对地下室的总体深度存在较大的影响。

在进行荷载计算的过程中，应该由上往下计算楼层数量，以满足嵌固端要求;另外在对剪力墙底部加强区进行层数计算时，需由地面往上进行计算，计算中加入地下室层数。

如果出现以下几种情况，则不能利用地下室顶板对上部结构进行嵌固:
1)当地下室的顶板与室外地坪的高度差超过地下室层高的1/3时;
2)地下室顶板内外板面错层，且未采取相应的加固措施时;
3)顶板为无梁结构，或者是在屋面开有打洞时。

3、外墙
在地下室结构设计的过程中，如果要计算外墙结构，首先需要对弯矩幅度进行调整并以地下室底部结构作为外墙的嵌固端，同时还要考虑外墙的荷载分项系数。

如果地下高度较大，需要进行多层建设时，还应按照多跨连续计算，保证地下室外墙底部的弯矩与其相邻底板的弯矩值相同。

另外，当以底板作为外墙嵌固端时，对底板的抗弯能力要求较高，且需要大于外墙的抗弯能力。

在地面结构物楼板支撑的部位，如楼梯口等位置，需要根据实际需要计算结构模型以及实际配筋量，保证地面结构的稳定性。

如果地下室有与外墙相邻的车道并且车道底板处于外墙中部时，需要考虑车道底板集中应力对外墙结构稳定性的影响并采取相应的措施来进行处理。

上述情况中，由于外墙的支撑条件不同，因此，需要结合实际计算和设计外墙的结构及相关参数。

另外，当各部位顶板的标高处于不同水平时，还应该采取措施对外墙上方支座水平方向应力的传递进行处理，以保证外墙顶部各个部位的受力均衡。

在进行地下室外墙结构配筋量计算时，除垂直于外墙方向且以钢筋混凝土内隔墙进行连接的外墙板块以及扶壁柱截面面积较大的外墙板块外，之间的外墙板
块的配筋量需要以双向板配筋量的计算标准进行计算，其余的外墙结构配筋量均按照竖向单向板配筋量计算标准进行计算。

当外墙扶壁柱的竖向荷载较小时，需要对其内外侧主筋进行适当加强，同时还要根据外墙扶壁柱的截面面积对水平筋进行适量调整。

另外，外墙水平筋必须满足最小配筋率要求，以保证特殊情况下外墙结构的稳定性。

除上述因素外，还要求地下室外墙结构的裂缝宽度小于0．2mm，且不能出现连续裂缝，以免影响地下室外墙结构的稳定性。

4、底板
底板的设计除了需要考虑荷载问题外，还要考虑抗渗、防水方面的要求。

这也对地下室底板的厚度及配筋量提出了一定的要求，其厚度应在50cm左右，配筋率保持在0．25%左右。

另外，根据地下室底板的实际标高变化情况进行梁的设置，梁的宽度应大于底板厚度，同时还要考虑底板支座弯矩传递，并在梁中加入适量的抗扭钢筋。

如果地下室底板为桩箱、桩筏基础，则还应该考虑冲切、剪切、弯拉等方面的应力。

5、抗浮、抗渗及控制措施
通常在地下水位较高的地区施工时，在进行地下室结构的设计过程中需要对地下室及地面楼层较少时的抗浮能力进行计算，如果基础为桩基础时，还应该对桩的抗拔能力进行计算。

根据地下室结构设计相关规范，计算地下室结构强度时，其荷载分项系数的取值应为1．0;计算抗浮能力时，其荷载分项系数的取值应为0．9，并以地下水位的高度及变化的频率和幅度为基础进行计算，在实际工程计算中应该以计算结果的极限值进行取值。

另外，如果对施工过程及洪水期不够重视，就有可能会因为地下室结构的抗浮能力达不到要求而受到破坏。

在实际工程中，一些较大的地下室上方可能会同时存在多栋独立的建筑，这时，就有部分区域上方属于空旷，在这种情况下，地下室顶板各部位受到的荷载差异较大，其抗浮能力也会产生较大差异，因此，需要对各部位的荷载情况及抗浮能力进行单独计算。

在地下室结构设计的过程中，抗渗能力的计算也是十分重要的。

目前的地下室结构基本上属于钢筋混凝土结构，而由于钢筋混凝土本身的特性，其结构中往往会存在较多的孔隙和裂缝，其自身的抗渗能力较差，因此，为了达到设计中的抗渗要求，通常可以采取以下措施对钢筋混凝土结构进行处理:
1)补偿收缩混凝土。

在混凝土的配置过程中，通过加入各种膨胀剂，能够使混凝土硬化过程中的收缩比例降低，降低混凝土收缩裂缝产生的几率。

2)膨胀带。

膨胀剂对混凝土体积的变化影响较小，因此，在很多情况下难以满足混凝土体积膨胀要求，这时可以通过增加膨胀带的方式实现混凝土无缝施工。

3)后浇带。

后浇带的设置能够使混凝土早期短时间释放约束力，相对于混凝土的自然收缩能够有效降低混凝土的收缩裂缝发生几率。

4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。

混凝土结构设计过程中，可以考虑在其中加入一定的高强度钢筋，以提高混凝土结构使用过程中的抗变形能力。

5)除了上述措施外，在混凝土结构施工后期阶段及投入使用后还应加强对混凝土的养护工作。

6、保护层和垫层厚度
根据《地下工程防水技术规范》中的相关要求，在进行地下工程施工的过程中，其底板垫层结构的混凝土强度应在C15以上，厚度在100mm以上，如果施工区域土体为软弱土层，应适量增加底板垫层厚度，最低应保持在150mm以上。

如果需要满足防水要求，其厚度应在250mm以上，以此满足底板的基本防水要求，这样才能达到最基本的防水要求。

结束语
在地下室各种荷载选用中，一定要以建成后的现场实际情况为依据在满足各种受力情况在地下室各种计算系数的选用中，一定要符合现场的实际情况。

总之，在地下室设计过程中，首先选用各种荷载，保证各种系数正确无误。

其次，要有正确的结构计算方法及正确构造设计，这样才能保证地下结构的安全经济、适用。

参考文献
[1]李享,谭素群.地下室结构设计中的若干问题[J].山西建筑,2007(11).
[2]王贵生,刘党科.关于地下室设计的若干问题[A].土木建筑学术文库(第15卷)[C],2011.。