賓羽飛

南京大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇南京 210093

目前高層建筑在城市發(fā)展中修建的數(shù)量較多，為了滿足結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的埋置深度，同時(shí)為了節(jié)約土地、充分利用建筑空間，這些建筑基本都有地下室，在實(shí)際的使用中可以作為建筑的地下車庫(kù)、商場(chǎng)，由于工程地質(zhì)情況復(fù)雜，存在著很多難以預(yù)料的工程地質(zhì)情況，導(dǎo)致地下室在施工時(shí)面臨著嚴(yán)重的造價(jià)成本高、施工質(zhì)量差以及進(jìn)度緩慢等問(wèn)題，所以需要設(shè)計(jì)、施工單位對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作多加關(guān)注，根據(jù)地下室建設(shè)的實(shí)際情況制作出科學(xué)合理的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

1 目前地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀概述

地下室在現(xiàn)代化的建筑設(shè)計(jì)以及施工中，有著非常廣闊的應(yīng)用前景，所以很多施工設(shè)計(jì)單位在工程建設(shè)中愈來(lái)愈重視地下室的作用，開(kāi)始大力進(jìn)行地下室的設(shè)計(jì)、建造工作，但是在工程總造價(jià)成本中，地下室的造價(jià)成本非常高，并且受到沉降不均、施工所在地區(qū)地質(zhì)條件以及抗浮能力不達(dá)標(biāo)等條件影響，使得設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出的地下室作業(yè)方案中存在多種缺陷，如果按照可行性較差的作業(yè)方案來(lái)施工，將會(huì)造成竣工后的地下室存在較多的質(zhì)量隱患，用戶使用時(shí)有著較高的風(fēng)險(xiǎn)，影響建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)收益[1]。

2 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)高層地下室結(jié)構(gòu)方案時(shí)，需要先到施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)當(dāng)?shù)氐耐翆拥刭|(zhì)條件作以詳細(xì)的調(diào)查了解，確定地基性質(zhì)之后，再對(duì)工程施工建設(shè)的立項(xiàng)書(shū)等資料進(jìn)行分析，確定基礎(chǔ)及地下室的設(shè)計(jì)方案。方案確定后，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)勘察單位提供的工程地質(zhì)報(bào)告確定基礎(chǔ)的持力層以及地下室的埋置深度，同時(shí)需要結(jié)合建筑、設(shè)備等專業(yè)的功能需求，確定地下室的層高，另外，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)地勘報(bào)告提供的該地區(qū)的抗浮水位，確定整個(gè)地下室及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，在這個(gè)過(guò)程中，需要從以下幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

（1）確定地下室嵌固位置。當(dāng)前高層建筑的地下室為全埋式地下室，同時(shí)地下室頂板不存在大面積的洞口或樓板缺失，所以滿足地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端的一般條件，嵌固的位置可以選定在地下室頂板，此時(shí)，該結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍內(nèi)的地下室的側(cè)向剛度（地下一層）需要大于與之相鄰上一樓層側(cè)向剛度，剛度需為原來(lái)剛度的2倍或以上；相關(guān)范圍的地下室應(yīng)設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，同時(shí)地下室頂板的厚度不小于180mm，頂板配筋同時(shí)在板頂板底布置通長(zhǎng)鋼筋，配筋率不小于0.25%。

（2）確定地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)。當(dāng)結(jié)構(gòu)為單層地下室時(shí)，在地上主體結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍內(nèi)，地下室的抗震等級(jí)應(yīng)與主樓一致或應(yīng)根據(jù)主樓抗震等級(jí)確定；在相關(guān)范圍以外的部分，可根據(jù)地下室本身，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡卣鹆叶龋O(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。當(dāng)?shù)叵率覟槎鄬拥叵率視r(shí)，當(dāng)嵌固端在地下室頂板時(shí)，地下一層主樓相關(guān)范圍內(nèi)抗震等級(jí)與主樓相同，地下二層及以下可降低抗震等級(jí)，但不小于四級(jí)；當(dāng)嵌固端在地下一層底板時(shí)，則地下一層和二層在主樓相關(guān)范圍內(nèi)抗震等級(jí)與主樓相同，以下各層可降低抗震等級(jí)，但不小于四級(jí)。

（3）在抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)地勘報(bào)告提供的該地區(qū)的抗浮設(shè)計(jì)水位，結(jié)合地下室本身的埋置深度，計(jì)算該結(jié)構(gòu)承受的最大水浮力，并以此為依據(jù)確定地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)方案，確保結(jié)構(gòu)本身具備足夠的抗浮承載力。

（4）后澆帶的合理設(shè)置。要求在后澆帶設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留后澆帶，長(zhǎng)度不少于30m，最多為40m，并且在鋼筋、頂板以及底板接頭時(shí)選擇標(biāo)準(zhǔn)搭接接頭來(lái)連接，盡量減少大體量混凝土結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)的不良影響[2]。

2.2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

地下室涉及面廣，高層地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對(duì)防火、排水、通風(fēng)、采光、人防等方面問(wèn)題綜合分析考慮。比如，將地下室長(zhǎng)度控制在規(guī)定長(zhǎng)度，在合理的間距設(shè)置后澆帶，盡量避免設(shè)置變形縫，變形縫的設(shè)置會(huì)增加防水處理的難度。針對(duì)存在大底盤(pán)的地下室結(jié)構(gòu)，在裙房等位置的抗浮設(shè)計(jì)往往無(wú)法滿足實(shí)際要求。因?yàn)楣こ添?xiàng)目施工中地下室抗浮設(shè)計(jì)往往只考慮到正常使用極限，未能對(duì)洪水期以及施工過(guò)程有充分分析，最終容易因?yàn)榭垢〔蛔惝a(chǎn)生局部破壞，側(cè)墻位置需要對(duì)側(cè)向土和水的水平作用有充分全面的分析考慮。地下室防水工程同樣有一定的系統(tǒng)性，包含材料選擇、設(shè)計(jì)和施工等不同內(nèi)容，很大程度上增大了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。

2.3 常見(jiàn)問(wèn)題

2.3.1 抗浮問(wèn)題

高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常會(huì)出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，通常情況下塔樓發(fā)生抗浮問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)較小，而純地下室部分由于上部荷載較小，容易出現(xiàn)該問(wèn)題，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)于抗浮設(shè)防水位要予以重視，首先，要求地下室施工工程的測(cè)繪人員能夠?qū)唧w施工地方的最高、最低歷史水位信息進(jìn)行調(diào)查與把握，對(duì)于該地區(qū)的實(shí)時(shí)靜止水位進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，以此對(duì)地下室進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)出的地下室符合高層建筑地下室防水設(shè)計(jì)要求。其次，把握好地下室基坑標(biāo)高，盡量將坑底標(biāo)高值作以抬高設(shè)計(jì)，以此將抗浮設(shè)防水位作以間接的降低設(shè)計(jì)，在具體的水位降低中可以使用平板式筏板、無(wú)梁樓蓋等方式抬高地下室基礎(chǔ)的基底標(biāo)高，從而減小水浮力。設(shè)計(jì)地下室重量時(shí)，需要在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，盡量增加地下室的配重，以此抵抗水浮力。最后，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況選擇抗浮樁基或抗浮錨桿等有效的抗浮措施。以此便可以有效解決抗浮問(wèn)題[3]。

2.3.2 地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)問(wèn)題

由于現(xiàn)澆混凝土地下室結(jié)構(gòu)，在澆筑過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果這些熱量在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中得不到有效的釋放，就會(huì)導(dǎo)致在地下室結(jié)構(gòu)不同部位產(chǎn)生不均勻的收縮，從而產(chǎn)生明顯的結(jié)構(gòu)裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。所以針對(duì)該問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)時(shí)最常用的方法就是設(shè)置后澆帶。若結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)超過(guò)40m時(shí)，可以采用設(shè)置伸縮后澆帶的方式來(lái)對(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行控制，通常情況下采用鋼筋后澆帶處理法。該種后澆帶主要有斷開(kāi)、不斷開(kāi)兩種鋼筋形式，處理結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)問(wèn)題的效果非常好。另外一種解決辦法則為不設(shè)置伸縮后澆帶，此種方法適用于結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)不明顯的地下室工程中，在不設(shè)置的情況下，施工人員可以采用混凝土（強(qiáng)度較低）、微膨脹劑、膨脹止水條等方法對(duì)小幅度結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)情況作以良好的處理。

2.3.3 沉降不均勻問(wèn)題

該問(wèn)題在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著非常高的發(fā)生率，所以要引起設(shè)計(jì)人員的重視。導(dǎo)致不均勻沉降問(wèn)題發(fā)生的原因有：地質(zhì)條件復(fù)雜，主樓部分荷載較大，地庫(kù)部分荷載較小，從而主樓部分地下室基礎(chǔ)的沉降量大，地庫(kù)部分基礎(chǔ)的沉降量小等。在處理時(shí)，需要調(diào)節(jié)主樓部分和地下室部分的差異沉降，以此解決不均勻沉降問(wèn)題。首先，可采用不同的基礎(chǔ)形式，如主樓部分、裙房部分可以采用樁基礎(chǔ)，若地基部分承載力較強(qiáng)，地下室可以采用天然基礎(chǔ)，以此將地下室沉降量控制在較小的范圍內(nèi)。其次，通過(guò)地基處理等手段，方案設(shè)計(jì)中可以加大主樓部分地基土的自身剛度，應(yīng)用水泥、砂石、粉煤灰等物料形成復(fù)合地基，從而減少主樓部分地下室基礎(chǔ)的沉降。再次，在設(shè)計(jì)時(shí)須注意沉降縫的設(shè)計(jì)問(wèn)題，盡量不要在高層建筑、裙房之間進(jìn)行沉降縫的設(shè)計(jì)，一般情況下可以在巖層風(fēng)化程度處于中等或者較強(qiáng)的基礎(chǔ)上，在巖層埋入的上方位置設(shè)置端承樁，即可解決沉降不均問(wèn)題，該法多適用于風(fēng)化巖層埋入深度較淺的建筑地下室施工設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)時(shí)把握好主樓沉降量，設(shè)計(jì)人員結(jié)合以往的高層建筑工程地下室沉降問(wèn)題處理經(jīng)驗(yàn)，先對(duì)建筑主樓沉降量進(jìn)行預(yù)估，之后設(shè)計(jì)主樓施工方案以及后澆帶施工技術(shù)應(yīng)用方案，要求施工單位在施工期間，先施工主樓，之后檢查當(dāng)前的施工環(huán)境是否符合后澆帶施工標(biāo)準(zhǔn)，如果符合再進(jìn)行后澆帶技術(shù)的施工，以此對(duì)裙房、主樓之間的沉降差進(jìn)行控制。最后，若建筑工程僅有一跨裙樓，設(shè)計(jì)時(shí)可以采用整體式基礎(chǔ)，同時(shí)增加基礎(chǔ)本身的剛度[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前高層建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)地下室的使用功能以及具體工程的地理地貌、水文條件等建設(shè)信息多加了解，并且在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真總結(jié)以往設(shè)計(jì)的地下室在使用期間出現(xiàn)的問(wèn)題，從而能夠從收集的信息以及相關(guān)問(wèn)題出發(fā)，保證設(shè)計(jì)出的地下室有著良好的設(shè)計(jì)效果，施工建設(shè)后可以充分發(fā)揮出各項(xiàng)作用，確保人們可以安全且高質(zhì)量的使用。