地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，重點(diǎn)，漏點(diǎn)

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地下室如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，對(duì)整體抗震性能會(huì)產(chǎn)生較大影響，一般對(duì)于半地下室的埋深要求應(yīng)大于地下室外地面以上的高度，才能不計(jì)其層數(shù)，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結(jié)構(gòu)的墻柱要協(xié)調(diào)統(tǒng)一。地下室頂板室內(nèi)外板面標(biāo)高變化處，當(dāng)標(biāo)高變化超過梁高范圍時(shí)則形成錯(cuò)層，未采取措施不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，規(guī)范明確規(guī)定作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時(shí)不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位。結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)層數(shù)應(yīng)從地面往上算，并應(yīng)包括地下層。

存在的常見問題如：半地下室埋深不夠，房屋層數(shù)包括半地下室層已達(dá)8層，層數(shù)和總高度超過要求，違反GB50011-2001第7.1.2條。地下室抗震等級(jí)為三級(jí)，而上部結(jié)構(gòu)為二級(jí)，按GB50011-2001第6.1.3條地下室一層也應(yīng)為二級(jí)等問題。

2. 荷載取值與組合

地下室外墻受彎及受剪計(jì)算時(shí)，土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)，可變荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，土壓力的荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2；永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，其荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35。對(duì)于地面活荷載，同樣應(yīng)乘側(cè)壓力系數(shù)，許多設(shè)計(jì)中計(jì)算不對(duì),HiStruct注，水壓力若取最高水平，則一般按恒載設(shè)計(jì)，分項(xiàng)系數(shù)的取值可參考地下水池設(shè)計(jì)規(guī)范。地下室底板的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)第3.2.5條板、覆土的自重的荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0?？垢∮?jì)算時(shí)，板、覆土的自重的荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取為0.9[此條可參考新建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范]。地下室外墻的土壓力應(yīng)為靜止土壓力，根據(jù)土性的不同分別采用不同的計(jì)算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。

如果地下室頂部沒有房屋，是空曠場地，其荷載是否要考慮平時(shí)消防車荷載或大于消防車的可能荷載，實(shí)際中比較取起控制作用的荷載作為設(shè)計(jì)依據(jù)。另如某工程設(shè)計(jì)在-1.55m標(biāo)高處一層平面是地下室頂板，活載只考慮4.5KN/m2，未計(jì)覆土荷載，消防車荷載。地下車庫活載取值6.0KN/m2，不滿足GB50009-2001第4.1.1條，未考慮消防車荷載，或者施工過程中和使用過程中可能出現(xiàn)的載重車荷載,與消防車荷載比較取大值。HiStruct注，尚應(yīng)考慮施工堆載10kN/m2。

3. 外墻計(jì)算模型

地下室外墻配筋計(jì)算：有的工程外墻配筋計(jì)算中，凡外墻帶扶壁柱的，不區(qū)別扶壁柱尺寸大小，一律按雙向板計(jì)算配筋，而扶壁柱按地下室結(jié)構(gòu)整體電算分析結(jié)果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。建議：除了垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱之間)外墻板塊按雙向板計(jì)算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計(jì)算配筋為妥。豎向荷載(軸力)較小的外墻扶壁樁，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強(qiáng)。外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當(dāng)另配外側(cè)附加短水平負(fù)筋予以加強(qiáng)，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當(dāng)加強(qiáng)。

地下室外墻計(jì)算時(shí)底部為固定支座(即底板作為外墻的嵌固端)，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣，底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁，其厚度和配筋量應(yīng)匹配，這方面問題在地下車道中最為典型，車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁底部。地下室底板標(biāo)高變化處也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)類似問題：標(biāo)高變化處僅設(shè)一梁，梁寬甚至小于底板厚度，梁內(nèi)僅靠兩側(cè)箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置(如樓梯間)外墻頂部無樓板支撐，計(jì)算模型和配筋構(gòu)造均應(yīng)與實(shí)際相符。車道緊靠地下室外墻時(shí)，車道底板位于外墻中部，應(yīng)注意外墻承受車道底板傳來的水平集中力作用，該荷載經(jīng)常遺漏。

4. 頂?shù)装搴蜆翘?/p>

設(shè)計(jì)中存在的常見問題如：地下室頂板，板厚選用100mm，不符合GB50011-2001第6.1.14條；底板配筋Φ14@100，不符合JGJ3-2002第12.2.4條；地下室頂板厚度、地下部分柱配筋不符GB50011-2001 第6.1.14條。地下室混凝土底板、頂板、墻配筋不符合GB50010-2002第9.5.1條及GB50038-94第4.7.8條等。

5. 地下水與抗浮

地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計(jì)重要依據(jù)，實(shí)際地下室抗浮設(shè)計(jì)中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對(duì)施工過程和洪水期重視不足，因而會(huì)造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞。另外，實(shí)際中在同一整體大面積地下室上建有多棟高層和低層建筑，而地下室面積大，形狀又不規(guī)則，加之局部上方?jīng)]有建筑，此類抗浮問題也相對(duì)比較難以處理，須作細(xì)致分析處理。

常見設(shè)計(jì)問題如：地下水位未按勘察報(bào)告確定，或勘察報(bào)告未提供計(jì)算浮力的地下水位及其變幅，違反了GB50007-2002第3.0.2條；斜坡道未進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，斜坡道與主體分縫處未作處理；抗浮驗(yàn)算不滿足要求，GB50009-2001第3.2.5條等。

6. 裂縫及控制方法

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫，地下室外墻裂縫寬度控制在0.2mm之內(nèi)，其配筋量往往由裂縫寬度驗(yàn)算控制。

工程中許多設(shè)計(jì)將地下室防水結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算彎距調(diào)幅、有的下端按鉸接、有的未考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)、多層時(shí)未按多跨連續(xù)計(jì)算，地下室外墻在計(jì)算中漏掉抗裂性驗(yàn)算(違反GB50108-2001第4.1.6條)，地下室外墻與底板連接構(gòu)造不合理，建筑物超長未設(shè)縫或留置后澆帶(違反GB50010-2002第9.1.1條)，后澆帶的位置設(shè)置不當(dāng)，外墻施工縫或后澆帶詳圖未交代，室外出入口與主體結(jié)構(gòu)相連處未設(shè)沉降縫等，導(dǎo)致違反設(shè)計(jì)規(guī)范，產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。某工程地下室設(shè)計(jì)成一個(gè)大底盤，而該大底盤下的基礎(chǔ)形式同時(shí)有天然地基、樁基、剛性樁復(fù)合地基（違反GB50011-2001第3.3.4條），此類基礎(chǔ)即使設(shè)置后澆帶也僅適合施工階段。

地下室整體超長，應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止裂縫開展，采取的主要措施：①補(bǔ)償收縮混凝土，即在混凝土中滲入U(xiǎn)EA、HEA等微膨脹劑。以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。②膨脹帶，由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會(huì)與混凝土的早期收縮變形完全補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工而設(shè)置的補(bǔ)償收縮混凝土帶，根據(jù)一些工程實(shí)踐，一般超過60m設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。③后澆帶，作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛任用。④提高鋼筋混凝土的抗拉能力，混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，對(duì)于側(cè)壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用。側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力。

7. 保護(hù)層和墊層厚度

《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB50108-2001)對(duì)防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定www.civilcn.com：結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。工程實(shí)踐表明如果結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護(hù)層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的常見原因，因此規(guī)范修訂以后對(duì)限值作了相應(yīng)的提高，應(yīng)引起注意。

二，地下室外墻設(shè)計(jì)[轉(zhuǎn)]

為了滿足抗?jié)B要求，地下室外墻（以下簡稱外墻）的厚度一般不應(yīng)小于250mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)常用C20~C30。
1．荷載：豎向荷載有上部及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重；水平荷載有室外地坪活荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載。
（1）室外地坪活荷載：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防車的室外地面），活荷載可取5kN/m2。有特殊較重荷載時(shí)，按實(shí)際情況確定。（京院技措2.0.6）
地面活荷載對(duì)外墻產(chǎn)生的壓力為沿墻高度方向的均布荷載Px，
Px=qx.Ka= qx/3, qx為地面活荷載
（2）水壓力：水位高度可按最近3~5年的最高水位確定，不包括上層滯水。（京院技措3.1.8）
（3）土壓力：a. 當(dāng)?shù)叵率也捎么箝_挖方式，無護(hù)坡樁或連續(xù)墻支護(hù)時(shí)，地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，土壓力系數(shù)K0，對(duì)一般固結(jié)土可取K0=1-sinφ(φ為土的有效內(nèi)摩擦角)，一般情況可取0.5。（京院技措2.0.16）
            b. 當(dāng)?shù)叵率沂┕げ捎米o(hù)坡樁或連續(xù)墻支護(hù)時(shí)，地下室外墻土壓力計(jì)算中可以考慮基坑支護(hù)與地下室外墻的共同作用，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，相當(dāng)于主動(dòng)土壓力。（京院技措2.0.16）
            c. 地下水位以下土的容重，可近似取11kn/m2。（京院技措2.0.5）
實(shí)際上，風(fēng)荷載和地震區(qū)地面運(yùn)動(dòng)使土壓力超過靜態(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，可以不予考慮。
2．荷載設(shè)計(jì)值：以前的算法地面活荷載取1.4外，其他包括水壓力均取1.2。現(xiàn)依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，當(dāng)活荷載占總荷載之比值不大于20%時(shí)，γG=1.35, γQ=1.40,ΨC=0.7，綜合分析后外墻各項(xiàng)荷載分項(xiàng)系數(shù)均取1.30。
3．計(jì)算簡圖：
（1）地下室無橫墻或橫墻間距大于層高2倍時(shí)，其底部與剛度很大的基礎(chǔ)底板或基礎(chǔ)梁相連，可認(rèn)為是嵌固端；頂部的支座條件應(yīng)視主體結(jié)構(gòu)形式而定。當(dāng)與外墻對(duì)應(yīng)位置的主體結(jié)構(gòu)墻為剪力墻時(shí)，首層墻體與地下一層外墻連續(xù)，可以對(duì)外墻形成一定的約束。但是，主體結(jié)構(gòu)的外墻往往開有較大的門窗洞口，其對(duì)外墻的約束很有限。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)為框架類結(jié)構(gòu)（包括純框架和框剪）時(shí)，外墻僅與首層底板相連，首層底板相對(duì)于外墻而言平面外剛度很小，對(duì)外墻的約束很弱。所以，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。這樣，地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)梁。
（2）地下室內(nèi)橫墻較多且間距不大于層高2倍時(shí)，地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)雙向板。
（3）地下室無橫墻但外墻上有附壁柱時(shí)，除非柱設(shè)計(jì)時(shí)考慮了外墻傳來的水平荷載，否則該柱不應(yīng)作為外墻的支座，仍應(yīng)按（1）考慮。
（4）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。而實(shí)際施工順序往往是出地面后肥槽立即回填，而地下室地面在完成機(jī)電管線布置后才施工，相隔很長時(shí)間。這種情況下，外墻計(jì)算高度就應(yīng)算至底板上皮。為了減小外墻計(jì)算高度，可在外墻根部與基礎(chǔ)底板交接處覆土厚度范圍內(nèi)設(shè)八字角，并配構(gòu)造鋼筋，作為外墻根部的加腋，加腋坡度按1：2。這時(shí)外墻計(jì)算高度仍可算至地下室地坪。
4．為了便于配筋構(gòu)造和節(jié)省鋼筋，外墻可考慮塑性變形內(nèi)力重分布。塑性計(jì)算不僅可以在有外防水的墻體中采用，也可在混凝土自防水的墻體中采用。塑性變形可能只在截面受拉區(qū)混凝土中出現(xiàn)較細(xì)微的彎曲裂縫，不會(huì)貫通整個(gè)截面厚度，所以外墻仍有足夠的抗?jié)B能力。 www.civilcn.com
5．墻配筋計(jì)算：外墻除承受水平荷載外，還承受上部結(jié)構(gòu)及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重等豎向荷載。所以，嚴(yán)格來講，外墻應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算配筋。但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，考慮豎向荷載產(chǎn)生的截面應(yīng)力很小，而且為了計(jì)算方便，僅按墻板平面外受彎計(jì)算配筋。當(dāng)豎向荷載很大時(shí)，也可分別按受彎和軸心受壓計(jì)算墻體配筋，然后將二者疊加。
6．外墻保護(hù)層厚度：按〈地下工程防水技術(shù)規(guī)范〉50108-2001-4.1.6條，“迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。”為強(qiáng)制性條文。但實(shí)際操作有困難之處。一方面外墻截面有效厚度損失較大，另一方面外墻一般較厚，且拆模早，養(yǎng)護(hù)困難。施工單位為了避免開裂，在50mm厚保護(hù)層內(nèi)附加Φ8@200構(gòu)造筋，與外墻受力筋間距很小，垂直澆搗混凝土困難。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范〉50010-2002，外墻外側(cè)環(huán)境類別為“二b”，內(nèi)側(cè)“二a”，據(jù)此，外側(cè)保護(hù)層厚度25mm，內(nèi)側(cè)20mm。也是強(qiáng)制性條文。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范〉執(zhí)行。
a) 水平筋：外墻按連續(xù)梁計(jì)算時(shí)，水平筋為構(gòu)造。但當(dāng)外墻較長時(shí)，考慮到混凝土硬化過程及溫度影響產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象極為普遍，水平筋配筋率宜適當(dāng)加大，宜采用變形鋼筋，直徑宜小間距宜密，最大間距不宜大于200mm。
b) 外墻根部節(jié)點(diǎn)：一般外墻厚度遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)底板，底板計(jì)算時(shí)在外墻端常按鉸支座考慮，外墻計(jì)算時(shí)在底板端常按固端考慮，所以底板上下鋼筋伸至外墻外側(cè)即可，端頭不必設(shè)彎鉤。外墻外側(cè)豎向鋼筋在底板底部彎后直段長度滿足與底板下筋搭接要求，即可形成對(duì)外墻的嵌固。

地下室頂板鋼筋應(yīng)加強(qiáng)，保護(hù)層和混凝土墊層及強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按規(guī)范加注(GB50108-2001第4.1.6條)。否則就會(huì)產(chǎn)生如下類似問題：地下室外墻、底板等迎水面保護(hù)層厚40mm，底板與土接觸處鋼筋保護(hù)層厚35mm，不適合GB50108-2001第4.1.6條；柱保護(hù)層25mm，違反GB50010-2002第9.2.1條；地下室墊層采用C10混凝土，或底板下未做混凝土墊層，違反GB50108－2001第4.1.5條和第4.1.5條；未見地下混凝土構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層厚度，不符合GB50010-2002第9.2.1條等。