【摘要】伴隨我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式也變得更加多樣化和復(fù)雜化，現(xiàn)階段，不少建筑工程都有地下室結(jié)構(gòu)，對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)不僅能顯著提升建筑的空間利用率，同時(shí)還能為建筑功能的充分發(fā)揮提供保障，使建筑物始終保持穩(wěn)定安全的狀態(tài)。本文筆者就針對(duì)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特征

對(duì)于現(xiàn)代建筑工程來(lái)說(shuō)，其地下室主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要涉及到底板、外側(cè)墻、頂板等部位，要求設(shè)計(jì)人員必須高度重視這些主體部位的設(shè)計(jì)工作，尤其是在孔口防護(hù)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注防護(hù)密封門(mén)的選擇、門(mén)框墻的計(jì)算等環(huán)節(jié)。在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)注重計(jì)算方法的科學(xué)性與結(jié)果的精確性，整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是地下室底板。

2、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1頂板設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

地下室頂板是建筑工程地下部分與地上部分相互銜接的重要部位，其綜合質(zhì)量的高低將直接影響到整個(gè)建筑工程地下部分與地上部分之間功能的協(xié)調(diào)發(fā)揮。所以，在對(duì)地下室頂板進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須仔細(xì)謹(jǐn)慎。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)條件、作業(yè)設(shè)備的高度、建筑的基本功能等多方面的因素，對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2外墻設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)中，外墻結(jié)構(gòu)往往需要承受較大的壓力，其壓力主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：第一是上層建筑的質(zhì)量所造成的壓力；第二是水平方向與垂直方向的外力作用。除了上述兩類(lèi)主要壓力以外，地下室外墻結(jié)構(gòu)通常還會(huì)受到當(dāng)?shù)刈匀粸?zāi)害帶來(lái)的壓力作用。這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑工程地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須全面考慮到各種類(lèi)型的壓力作用，通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)來(lái)提升外墻結(jié)構(gòu)抵御外部壓力作用的能力。

第一，荷載。地下室外墻豎向荷載應(yīng)當(dāng)有上部與各層地下室頂板荷載、外墻自重組成，水平荷載主要是指室外地坪活荷載、地下水壓力以及側(cè)向土壓力和人防等效靜荷載。對(duì)于室外地坪活荷載而言，主要是民用建筑室外地面，其中包含了停放消防車(chē)的地面，活荷載一般為5kN/m2。對(duì)于有較重荷載要求者，按照實(shí)際工況條件而定。地面活荷載對(duì)地下室建筑外墻的壓力是沿墻高度向均布荷載Px，其計(jì)算公式為：Px=qx.Ka= qx/3，其中qx代表的是地面活荷載。對(duì)于水壓力而言，水位高度建議按照近3至5年內(nèi)最高水位而定，其中上層滯水不包含在內(nèi)。對(duì)于土壓力而言，如果地下室選用大開(kāi)挖方式，而且沒(méi)有護(hù)坡樁、連續(xù)墻支護(hù)的情況下，地下室建筑外墻的土壓力建議選取靜止土壓力，其系數(shù)為K0，并且對(duì)普通固結(jié)土取K0=1-sinφ（其中φ代表的是土的有效內(nèi)摩擦角），一般以0.5為宜。當(dāng)?shù)叵率沂┕み^(guò)程中采用的是護(hù)坡樁或者連續(xù)墻支護(hù)時(shí)，計(jì)算外墻土壓力時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮基坑支護(hù)以及地下室外墻的作用力，或按靜止土壓力乘以折減系數(shù)0.66近似計(jì)算，Ka=0.5x0.66=0.33，與主動(dòng)土壓力相當(dāng)。地下水位以下土的容重近似為11kn/m2，風(fēng)荷載和地震區(qū)地面運(yùn)動(dòng)使土壓力超過(guò)靜態(tài)土壓力而有所增加，但其對(duì)外墻平面外產(chǎn)生的內(nèi)力較小，可忽略不計(jì)。

第二，荷載設(shè)計(jì)值。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范要求，如果活荷載占總荷載之比不超過(guò)20%，γG=1.35， γQ=1.40，ΨC=0.7，此時(shí)綜合分析建筑外墻荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.30。

第三，計(jì)算簡(jiǎn)圖。如果地下室建筑無(wú)橫墻，或者橫墻間距超過(guò)層高2倍，底部、剛度較大基礎(chǔ)底板相連時(shí)，可作為嵌固端；同時(shí)，頂部支座條件應(yīng)當(dāng)視其主體結(jié)構(gòu)而定。如果與建筑外墻對(duì)應(yīng)主體結(jié)構(gòu)墻是剪力墻，則首層墻體、地下層建筑外墻連續(xù)，此時(shí)對(duì)建筑外墻形成約束力。主體結(jié)構(gòu)的外墻往往開(kāi)有較大的門(mén)窗洞口，其對(duì)外墻的約束 很有限。當(dāng)外墻頂 部應(yīng)按鉸接考慮。地下室中間層可按連續(xù)鉸支座考慮。地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)梁。地下室內(nèi)橫墻較多，而且其間距不超過(guò)層高2倍，地下室建筑外墻類(lèi)似于下端嵌固以及上端鉸支的連續(xù)雙向板。有的工程基礎(chǔ)底板上有較厚的覆土，這時(shí)最下層外墻的計(jì)算高度應(yīng)視該層地面做法而定。如為混凝土面層較厚的剛性地面，且在基坑肥槽回填之前完成地面做法，則外墻計(jì)算高度可算至地下室地坪。

2.3抗浮設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

若建筑工程所在地的地下水位較深、埋藏較淺，則一般不用考慮地下室結(jié)構(gòu)的抗浮問(wèn)題。但對(duì)于某些建筑地下室埋藏深度較高的情況，則需要重點(diǎn)關(guān)注抗浮問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑工程在設(shè)計(jì)的時(shí)候都必須提高對(duì)基坑坑底設(shè)計(jì)高度的重視度，在確保基礎(chǔ)得到適當(dāng)提升的前提下，對(duì)抗浮防水位進(jìn)行適度降低。在對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)底板進(jìn)行選擇的時(shí)候，可考慮梁板式與平板式兩種筏板類(lèi)型。對(duì)于抗浮水位的控制來(lái)說(shuō)，最好選擇平板式筏板基礎(chǔ)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過(guò)對(duì)地下結(jié)構(gòu)的層高進(jìn)行適當(dāng)降低是達(dá)到抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的有效方法之一。

2.4抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

為了避免地震等自然災(zāi)害對(duì)建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成損害，就必須做好地下室結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作。對(duì)于一般的地下室來(lái)說(shuō)，其層高的1/3應(yīng)比室外地坪頂板的高度高出一些。按照我國(guó)出臺(tái)的有關(guān)建筑工程抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范文件，在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候必須滿(mǎn)足以下要求：第一，對(duì)于建筑的地上一層來(lái)說(shuō)，其側(cè)向剛度應(yīng)當(dāng)控制在地下一層側(cè)向剛度0.5倍的范圍之內(nèi)，同時(shí)，與其頂板相互連接的地下室周?chē)仨毦邆湓O(shè)計(jì)科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕た拐饓Α?/p>

2.5防水設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

對(duì)于地下室主體結(jié)構(gòu)的防水來(lái)說(shuō)，普遍采用的是結(jié)構(gòu)自防水，即利用防水混凝土來(lái)發(fā)揮防水功能。市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的防水混凝土主要包括膨脹水泥防水混凝土、外加劑防水混凝土等類(lèi)型，在進(jìn)行防水混凝土選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)充分考慮到建筑地下室結(jié)構(gòu)的抗?jié)B等級(jí)要求。而在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)的時(shí)候，則應(yīng)當(dāng)在后澆帶、變形縫等比較薄弱的環(huán)節(jié)采取一些有效的防水舉措。例如，提高滲水路線的長(zhǎng)度、設(shè)置止水帶等。

3、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

在對(duì)地下室外墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)尤其注意荷載、配筋計(jì)算以及靜止土壓力系數(shù)的確定等問(wèn)題，在配筋與荷載計(jì)算中，應(yīng)當(dāng)考慮到多方面的影響因素，采取科學(xué)有效的計(jì)算方法，安排專(zhuān)業(yè)人員來(lái)負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，以確保計(jì)算結(jié)果的精確性。靜止土壓力主要是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行確定的，若遇到不能開(kāi)展試驗(yàn)的情況，則可根據(jù)土壤的性質(zhì)進(jìn)行取值，一般來(lái)說(shuō)，粘性土可取0.5～0.7；砂土可取0.34～0.45。在進(jìn)行建筑地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意對(duì)建筑采光、通風(fēng)、排水、防火等問(wèn)題的綜合考慮，盡量使上述各專(zhuān)業(yè)實(shí)現(xiàn)密切配合。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在開(kāi)展地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注頂板設(shè)計(jì)、外墻設(shè)計(jì)、抗浮設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，著力控制好每一細(xì)節(jié)內(nèi)容的設(shè)計(jì)質(zhì)量，這樣才能使地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具備科學(xué)性與可行性，從而為整個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

蔣維燕，中國(guó)美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，浙江杭州。