高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和土地資源的日趨緊張，尤其是人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)

的停車(chē)需求，越來(lái)越多的高層建筑設(shè)置了地下室。為了充分利用地下空間，地

下室面積日益增大，地下室逐漸向更深發(fā)展成為多層地下室。這在一定程度上

導(dǎo)致了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)繁瑣、復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的理論和實(shí)踐

要求。因此作為工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該進(jìn)一步關(guān)注地下室設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，加強(qiáng)

相關(guān)規(guī)范的學(xué)習(xí)，進(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。本文主要從地下室層

高問(wèn)題、抗浮設(shè)計(jì)、溫度應(yīng)力、沉降問(wèn)題以及裂建控制等方面闡釋了地下室設(shè)

計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，并沏此問(wèn)題做了分析。

關(guān)鍵詞：地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)選型；抗浮設(shè)計(jì)；溫度應(yīng)力；裂縫控制

引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入了快速發(fā)展期，城市住宅區(qū)、商業(yè)建筑中的高

層、超高層建筑逐漸增多。主體建筑下一般都會(huì)建造一層甚至多層地下室。一

方面，設(shè)置地下室可以滿(mǎn)足高層建筑基礎(chǔ)埋深的需要；另一方面，平時(shí)可以用

作車(chē)庫(kù)、商業(yè)用途或設(shè)備用房，戰(zhàn)時(shí)又可以作為防空地下室。地下室結(jié)構(gòu)上部

覆土、消防車(chē)或者人防設(shè)計(jì)荷載普遍較大，對(duì)防水抗裂的要求又比較高。因

此，其工程造價(jià)也相對(duì)較高，通常占全部工程項(xiàng)目造價(jià)的比重就較大。影響地

下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素有很多，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要煤合考慮的技術(shù)問(wèn)題也很多，

例如，地下室抗浮、不均勻沉降、地下室抗裂抗?jié)B等問(wèn)題，這些因素都決定了

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成敗。一旦在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不周或者有所疏漏，那么將會(huì)

給整個(gè)建筑帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。本文對(duì)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)做一個(gè)簡(jiǎn)單杭理

和探究。

1地下室結(jié)構(gòu)選型和層高問(wèn)題

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常是在確定建筑方案之后進(jìn)行的，因此不可能再對(duì)建筑布局

做大幅度的改變和調(diào)整。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在方案階段主要是確定頂?shù)装宓慕Y(jié)構(gòu)型式和

配合車(chē)位合理布置柱網(wǎng)。其中，地下室的結(jié)構(gòu)選型直接關(guān)系到地下室的層高。

地下室的層高又直接影響到整個(gè)工程的造價(jià)，因?yàn)榈叵率业膶痈哂绊懙浇邓?/p>

求、土方開(kāi)挖、基坑支護(hù)、抗浮水頭以及施工工期等。因此一般高層建筑地下

室的設(shè)計(jì)人員會(huì)盡可能地優(yōu)化設(shè)計(jì)使得層高最為經(jīng)濟(jì)合理。

結(jié)構(gòu)選型是決定地下室層高的最關(guān)鍵因素。目前，地下室頂板常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式

有兩種，即為梁板結(jié)構(gòu)體系和無(wú)梁樓蓋體系。無(wú)梁樓蓋相比于梁板結(jié)構(gòu)可以節(jié)

省層高約300?400mm,但是無(wú)梁樓蓋本身的土建造價(jià)相對(duì)較高，施工質(zhì)量控制

要求高。另一方面，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛榍豆潭藭r(shí)，主樓相關(guān)范圍應(yīng)采用梁板結(jié)

構(gòu)。所以無(wú)梁樓蓋的選擇還要受到地下室建筑平面的限制。

另外，通過(guò)合理布置柱網(wǎng)，對(duì)地下室各個(gè)專(zhuān)業(yè)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)也可以適當(dāng)減少地下

室的凈高。

2地下室的抗浮設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)叵滤乃惠^高或高層建筑地下室埋深較深時(shí)，地下室掘開(kāi)式部分及裙房

可能會(huì)出現(xiàn)整體抗浮不滿(mǎn)足要求的問(wèn)題。地下室抗浮失效所帶來(lái)的危害非常

大，可以導(dǎo)致地下室底板拱起開(kāi)裂引起滲漏，嚴(yán)重者導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)嚴(yán)

重安全隱患。

這里對(duì)于常用的抗浮措施做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)：

第一，在設(shè)計(jì)允許的基礎(chǔ)上，提高基坑坑底的設(shè)計(jì)高度，進(jìn)而將抗浮水頭降

低。減小層高就要求采用精細(xì)化設(shè)計(jì)，例如可以引入BIM設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化地下室層

高。在結(jié)構(gòu)選型方面可采用寬扁梁、無(wú)梁樓蓋等結(jié)構(gòu)型式，帶由此多帶來(lái)的土

建造價(jià)成本的提高應(yīng)綜合考慮。

第二，在解決地下室抗浮問(wèn)題的過(guò)程中，最為直接的方法就是增加地下室自身

的重量，包括但不限于增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和增加回填材料。從而解決抗浮問(wèn)

題。

第三，上述兩種方法在抗浮水位較低的地區(qū)效果較好。由于我國(guó)南方和沿海地

區(qū)水位較高，只能通過(guò)設(shè)置抗拔樁或者抗浮錨桿解決抗浮問(wèn)題。

3不均勻沉降問(wèn)題

高層建筑整體高度和自重都遠(yuǎn)大于掘開(kāi)式部分純池下室，兩者之間可能會(huì)產(chǎn)生

不均勻沉降。然后考慮到地下室防水抗?jié)B等問(wèn)題，往往不能在純地下室和高層

建筑主體之間設(shè)置沉降縫。為了有效控制不均勻沉降問(wèn)題，應(yīng)采取減小主樓和

裙房差異沉降的措施。

1）減小主樓沉降的技術(shù)措施有:

(1)采用壓縮模量較高的中密以上砂類(lèi)土或砂卵石作為地基持力層，并確保下方

無(wú)軟弱下臥層；

(2)主樓采取整體式基礎(chǔ)，并通過(guò)“挑邊”等技術(shù)措施，適當(dāng)擴(kuò)大基礎(chǔ)底面枳，

減小基底附加應(yīng)力；

(3)當(dāng)采用天然地基效果不明顯時(shí)，可采用樁基礎(chǔ)，以提高地基承載力和減小沉

降量。

2)適當(dāng)加大裙樓或者純地下室沉降的技術(shù)措施有：

(1)裙樓采用整體性較差、沉降量較大的獨(dú)立基礎(chǔ)，不宜采用整體式筏板基礎(chǔ)

等；

(2)在主樓和裙房交接跨設(shè)置用于減小沉降差異的沉降型后澆帶，沉降實(shí)測(cè),直和

計(jì)算確定的后期沉降差滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行后澆帶混凝土澆筑。

4地下室溫度應(yīng)力和裂縫控制

超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)裂健的種類(lèi)主要有兩大類(lèi)：外界荷載作用引起的裂縫和由變形

引起的裂縫。其中變形變化主要包括溫度應(yīng)力、收縮和不均勻沉降三個(gè)方面。

水泥水化放熱及外界氣溫變化是產(chǎn)生溫度應(yīng)力的兩個(gè)主要熱源?？刂茰囟攘芽p

的相關(guān)措施主要有：(：)采用補(bǔ)償收縮混凝土，設(shè)置后澆帶(膨脹加強(qiáng)帶)；12)

設(shè)置一定數(shù)量的溫度筋；(3)控制綜合溫差，選擇適當(dāng)?shù)募竟?jié)和天氣澆筑混凝

士；(4)嚴(yán)格控制底板施工過(guò)程及養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

結(jié)束語(yǔ)

高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。高層建筑上部荷載大，基礎(chǔ)埋深

深，地下室與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響高層建筑的正常使用與造價(jià)。因

此，設(shè)計(jì)時(shí)既要做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，又要滿(mǎn)足地下室特定的建筑使民功

能，以保證其正常使左。只有概念清晰、計(jì)算準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能為工程質(zhì)量

的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全掾駕護(hù)航。

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