地下室设计的几个问题

地下室设计的几个问题 摘要:地下室作为上部各主体塔楼的连结结构，而且 与场地地基接触，设计的好坏直接影响到结构的可行性及工 程造价。地下室结构应据条件采取合理经济的基础选型，采 取合理安全的抗裂渗构造措施。 关键词:差异沉降； 整板筏基； 抗浮验算；沉降或施工 后浇带；配筋率；裂缝 Abstract: as the main body in the basement of the tower link structure, and the contact with the foundation, the design of a direct influence on the structure of the feasibility and project cost. The basement structure should be according to the foundation of economic conditions to take reasonable selection, to take reasonable safe crack permeability structural measures. Keywords: differential settlement; The whole board makes; Checking the anti-uplift; Settlement or construction of the pouring belt; Reinforcement ratio; crack 中图分类号： TV543 文献标识码：A 文章编号 地下室设计是一个涵盖面极广的设计内容，原因在于场 地基础的复杂多变、地下室功能的多样性，地下室作为上部 各主体塔楼连结结构面且大多为超长结构、地下室与上部主 体结构及与下部地基基础的协同作用等等。同时由于地下室 直接与场地地基接触，设计中仍然存在一些含糊及争议的问 题。如地下水压力是否及如何考虑土层的渗透性影响；人防 地下室底板受地下水位影响，底板的爆炸动载如何取值；当 主塔楼与裙房（地下室）连体不分缝时，如何考虑主塔楼侧 移及地基沉降时邻跨裙房地下室的受力影响；裙房地下室与 主塔楼连结处的温度集中应力如何考虑等等。 本文主要针对地下室基础选型、外墙计算及地下室各部 分的抗裂设计做简要阐述。 一、 基础选型 地下室基础设计选型，应根据主楼与裙房（地下室）沉 降差异情况，场地地基及绿化覆土的实际情况采用不同的基 础选型。如果地下室上覆土较厚或裙房层数足够，满足或基 本满足抗浮设计要求的前提下，地下室基础多宜采用天然独 立基础或整板筏基或在柱下布抗拔桩以满足抗浮要求，如石 竹地下室基础及底板设计中，采用的就是此方案。为建设方 节约了大量资金及施工工期。 当地下水上浮力（对底板产生的冲切力）大于上部结构 总的自重荷载（对地基土产生的压力）时，当地下室底板考 虑人防荷载时，整板筏基的意义就显得尤为明显和重要。因 为此种情况下，柱下桩基除了起到抗浮作用之处，没有任何 存在的价值。因为此时底板已有足够厚度来满足整板筏基的 设计及构造要求。 某项目单层地下车库，顶板覆土±1.2 米，设计稳定水 位-0.8 米，底板水压 48.5KN/m2，按 6 级人防地下室设计， 等效静载标准值顶板 75 KN/m2，底板 55 KN/m2。使用程序 为 PKPM 系列之 SATWE，底板使用 SATWE中 slab 程序计 算。 某柱 （8×7 m2） 结果如下： 顶板下传柱底轴力 3321.2KN， 底板上传柱底压力 4397.2KN。板厚取 500mm 砼 C30，柱底 冲切破坏锥体周长 C＝8m， 计算冲切破坏安全系数为 0.73-1。 本柱设计计算抗浮力标准值△F＝486.4KN，设计桩长约为 25~30 米，单根ф500（125）预应力管桩即可满足抗拔要求， 原设计为 3ф400 管桩。 二、 地下室侧墙设计 地下室外墙计算通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作 用，仅按墙板弯曲计算墙的配筋。 1） 、荷载组合： a、 地面活荷载 P=5~10KN/m2（室内取 5KN/m2，室外 取 10KN/m2） 。 b、 土侧压力 （地下水位以上与水位以下土侧压力分开） q2，q3。 c、 水压力 q4。 d、 人防等效静荷载。 q1=pKa q2=Kaγ h 或 Kaγ h1 q3=Kaγ ’h2 q4=γ h2 Ka=tg2(450-Ψ/2)=1/3 其中: γ ―回填土重度，1.8 KN/m3 γ ’―回填土浮重度，1.1 KN/m3 Ψ― 回填土安息角，Ψ=300 荷载分项系数除地面活荷载的γ θ =1.4 外,其它均为 1.2. 2） 、室外汽车入口侧挡墙计算与普通侧墙计算模型不 同，也无需用计入人防等效静荷载（因上部开口原因） ，应 另行设计，一般按三边连续一边自由或单向板的上端自由底 部固端计算。 3） 、当外墙高度不满足上部荷载的扩散刚性角要求时， 注意有形成深梁的可能，此时应验算墙顶及墙底所需用配 筋。 三、 抗裂构造措施： 1） 、地下室顶板结构，为避免由于主楼与裙楼（或地下 室）之间由于沉降差及刚度差而使边界局部产生结构荷载位 移应力、温度应力及混凝土硬化过程产生的干缩裂缝，应离 主楼一定范围内设置沉降或施工后浇带。 关于后浇带离主楼距离问题，应视裙楼（或地下室）与 主楼基础选型不同产生的差异沉降而言，地下室如选用天然 筏基，主楼与裙楼地下室沉降为连续曲线，其影响范围多达 数十米，但因上部结构计算不考虑与基础的协同工作，主楼 与裙房（或地下室）及地下室若干跨之内均存在差异沉降， 由此而产生的应力，应根据地基情况不同区别对待。 对超长连续楼面或其它温度、收缩应力较集中区域内， 宜按《混规》第 10.1.9 条配通长钢筋。 2） 、地下室侧壁一般较长，为控制温差和干缩引起的垂 直裂缝，应加强抗裂构造措施。如侧墙顶设暗梁，即可起到 抗裂作用，又可满足墙顶由于顶板梁产生的局部抗压要求。 适当提高墙体水平构造筋的配筋率(ρ sh=Ash/bsv)ρ sh 不应 小于 0.5%，使用螺纹钢φ 12~φ 16@150 较合理。 3） 、其它构造详附图（可根据地下室总面积及总长度大 小参考需要选用） 。 图（一） ： 柱子配筋及局部刚度都很大，从而造成应力集中。 图（二） ： 墙下桩距必须小于 8m。 图（三） ： 地下室顶板框架梁应与单体柱联结；顶板次梁与体边梁 联结处多产生裂缝， 结点处宜做箍筋Фd@100 加密处理如上 图。 （吊筋另详） 图（四） ： 侧面墙拐角处由于短墙拐角处延性很小容易出现裂缝， 宜在此处加腋。 四、其它问题 地下室设计实际操作过程中，如抗浮验算、挡墙设计、 底板设计、桩基设计等等。最为关键的在于不同的荷载组合 方式及不同的计算简化模型。当考虑人防爆炸动载时，组合 系数及材料的选取直接影响到计算结果的大小。 注：文章内所有公式及图表请用 PDF 形式查看。