某地下室侧墙及底板设计心得

某地下室侧墙及底板设计心得（原创）

“东莞某公寓”地下室设计体会
关键词： 地下室、抗浮、裂缝
“某公寓”位于东莞市，为二十八层商住楼，总建筑面积约3万m2；设一层地下室，功能为小型汽车停放库，兼做战时人防地下室，地下室建筑面积4309 m2。
根据工程地质勘察报告，地下室抗浮设计水位标高在室外地坪（相对标高－5.850）以下100mm处，相对标高为－5.950；抗浮设计水位可按最不利情况（即室外标高）考虑，故水浮力荷载分项系数取1.0。地下室底板底面标高为－11.000，水深为5.150m。地下室梁板采用C35（S8）抗渗混凝土。地下室环境类别属二a类，裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值为0.20mm，梁板主要受力钢筋均为裂缝控制，故底板梁板钢筋均采用HRB335热轧钢筋。

一. 地下室整体抗浮计算：
对于φ1200人工挖孔灌注桩，桩身抗拔承载力为桩周土摩阻力与桩身自重之和，即Ra'＝∑λi?up?qsia?li+∑G ＝ 1712＋192 ＝ 1904 KN。另外还需按《桩基规范》第5.5.8条对裂缝0.2mm控制要求，当桩身纵筋配为28φ20时，ωmax＝0.171mm ≤ ωlim ＝ 0.2mm，满足要求。故φ1200抗拔桩取抗拔承载力设计值Rpl＝1400 KN；同理φ1400抗拔桩取抗拔承载力设计值Rpl＝2000 KN。
计算取标准跨7.8×8.1m；
(一) 有裙房的柱跨：
a. 地下室底板厚400，板上垫层厚300：25×0.4＋18×0.30＝15.4 KN/m2；
b. 地下室顶板（一层楼面）厚200，加上主次梁，折算厚度为280：25×0.28＝7.0 KN/m2；
c. 二层楼面板厚120，加上主次梁，折算厚度为180：25×0.18＝4.5 KN/m2；
d. 三层楼面板厚150，加上主次梁，折算厚度为220：25×0.22＝5.5 KN/m2；
e. 三层楼面板上覆土600：18×0.6＝10.8 KN/m2；
f. 柱子500×500，高度为（5.5＋10.6）＝16.10m ：25×0.5×0.5×16.1＝100.6 KN；
则柱底自重力为：7.8×8.1×（a＋b＋c＋d＋e）＋f
＝7.8×8.1×（15.4＋7.0＋4.5＋5.5＋10.8）＋100.6
＝2830 KN
浮力设计值为：1.0×10×5.15×7.8×8.1
＝3254 KN
柱下桩基为1φ1200，其抗拔承载力设计值为1400KN，
2830＋1400＝4230 KN > 3254 KN
满足桩基规范第5.2.17条的要求。

(二) 无裙房但有覆土的柱跨：
a. 地下室底板厚400，板上垫层厚300：25×0.4＋18×0.30＝15.4 KN/m2；
b. 地下室顶板（一层楼面）厚200，加上主次梁，折算厚度为280：25×0.28＝7.0 KN/m2；
c. 楼面板上覆土500：18×0.5＝9.0 KN/m2；
d. 柱子500×500，高度为5.2m ：25×0.5×0.5×5.2＝32.5 KN；
则柱底自重力为：7.8×8.1×（a＋b＋c）＋d
＝7.8×8.1×（15.4＋7.0＋9.0）＋32.5
＝2016 KN
浮力设计值为：1.0×10×5.15×7.8×8.1
＝3254 KN
柱

下桩基为1φ1200，其抗拔承载力设计值为
1400 KN，
2016＋1400＝3416 KN > 3254 KN
满足桩基规范第5.2.17条的要求。

(三) 无裙房且无覆土的柱跨：
a. 地下室底板厚400，板上垫层厚300：25×0.4＋18×0.30＝15.4 KN/m2；
b. 地下室顶板（一层楼面）厚200，加上主次梁，折算厚度为280：25×0.28＝7.0 KN/m2；
c. 柱子500×500，高度为5.2m ：25×0.5×0.5×5.2＝32.5 KN；
则柱底自重力为：7.8×8.1×（a＋b）＋c
＝7.8×8.1×（15.4＋7.0）＋32.5
＝1448 KN
浮力设计值为：1.0×10×5.15×7.8×8.1
＝3254 KN
柱下桩基为1φ1400，其抗拔承载力设计值为2000 KN，
1448＋2000＝3448 KN > 3254 KN
满足桩基规范第5.2.17条的要求。

二. 地下室底板局部抗浮承载力（底板配筋）计算：
采用倒置楼板的假设，将地下室当作一个倒置的楼面，用《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE（2005年版）对地下室底板进行分析计算。
荷载导算：
a. 底板浮力设计值为：1.0×10×5.15＝51.5 KN/m2；
b. 扣除400厚底板及300厚板上垫层之后，底板净反力设计值为：
51.5－0.9×(25×0.4＋18×0.30) ＝37.64 KN/m2；
c. 由于在输入PKPM计算时，如果仅输入恒载的话，程序自动考虑其分项系数为1.35，故在PKPM计算时输入恒载值为：37.64/1.35＝28 KN/m2；
d. 由于底板自重与水浮力作用方向相反，并且计算时荷载已扣除，故PKPM计算时混凝土容重输入0.01 KN/m3；
(一) 底板板配筋计算：
底板标准跨轴线跨度7100X7100，考虑到底板配筋是由裂缝宽度控制，故计算底板板配筋是可取板净跨计算，即板跨按6700X6700。底板按四边固端的双向板计算，支座配筋φ14@100时裂缝宽度ωmax＝0.14mm ≤ ωlim ＝ 0.2mm，满足要求。底板板面正弯矩钢筋按计算配置φ14@150。对于个别跨度比标准跨大的板，采取个别板加厚、板配筋仍统一的做法，这样底板板钢筋可以拉通，提高底板的整体性。
(二) 底板地梁计算：
由于底板地梁配筋也是由裂缝宽度控制，故梁的受力钢筋也采用HRB335级钢筋，地梁跨度取柱下承台边净跨的1/6～1/8。在SATWE对底板计算时，梁柱重叠部分简化为刚域，则地梁的计算跨度为柱边的距离；而实际上承台厚度为底板厚度的4～5倍、刚度很大，承台可以作为地梁的支座，地梁的实际跨度应可以算至承台边。故计算地梁裂缝时将地梁的支座处弯矩按跨度的平方折算至承台边。
例如，(14.Q-2)X(14.Q-A)～(14.a-H)轴处的地梁DL1，支座弯矩值 M ＝ 700kN?m，按柱边计算的梁净跨为 6.8m、按承台边计算的梁净跨为 5.5m，则计算裂缝时支座弯矩为:
Mk ＝ 5.52/6.82×700 kN?m ＝ 45

8 kN?m
此处DL1截面为400X1000，支座配筋8Φ25时裂缝宽度ωmax＝0.174mm ≤ ωlim ＝ 0.2mm，满
足要求。

(三) 地下室侧墙计算：
(1) 与转换大柱相邻的侧墙：
DQ1与转换柱相连，故计算弯矩时按受梯形荷载下的双向板考虑;又由于负弯矩最大处位于墙角外侧,计算墙角裂缝时可以考虑墙体自重,故计算该处裂缝时按偏心受压构件考虑。墙底负弯矩为M＝-87.86 KN.m，但考虑到顶板厚度达180mm，侧墙与顶板并非完全铰接，故计算裂缝时将侧墙底部弯矩适当调低10%，即取M'＝0.9M＝-78.98 KN.m，配筋φ14@100时裂缝宽度ωmax＝0.175mm ≤ ωlim ＝ 0.2mm，满足要求。为节省钢筋,墙体外侧竖向钢筋为通长φ14@200,墙角1/3范围加密为φ14@100。墙体内侧竖向钢筋按强度计算配置为通长φ14@200。
同理，DQ2墙体外侧竖向钢筋配筋φ12@100/200，内侧竖向钢筋按强度计算配置为通长φ14@200。
(2) 不与转换大柱相邻的侧墙：
DQ3与转换柱不相连，故计算弯矩时按受梯形荷载下的单向板考虑;又由于负弯矩最大处位于墙角外侧,计算墙角裂缝时可以考虑墙体自重,故计算该处裂缝时按偏心受压构件考虑。墙底负弯矩为M'＝0.9M＝-72.83 KN.m，配筋φ14@100时裂缝宽度ωmax＝0.135mm ≤ ωlim ＝ 0.2mm，满足要求。墙体外侧竖向钢筋配筋φ14@100/200，内侧竖向钢筋按强度计算配置为通长φ14@200。
同理，DQ4墙体外侧竖向钢筋配筋φ14@100/200，内侧竖向钢筋按强度计算配置为通长φ14@200。

三. 结语：
多层及小高层带地下室结构的地下室设计，当地下水位较高时，地下室外墙和底板梁板配筋主要由裂缝控制，因此采用热轧HRB335钢筋要比HRB400钢筋要经济一些。