淺談現代高層建筑地下室設計

陳小聰

（廣州市番禺城市建筑設計院有限公司，廣東 廣州 511400)

1 地下室外墻結構設計

地下室的外墻是結構設計的重點，應按水、土壓力驗算，在設計時應注意以下要求：

1.1 荷載

地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結構的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括地面荷載、側向土壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設計中，豎向荷載及風荷載或地震作用產生的內力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋。

1.2 靜止土壓力系數

靜止土壓力宜由試驗確定，當不具備試驗條件時，砂土可取0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7。

1.3 地下室外墻的配筋計算

實際設計時，在外墻的配筋計算中，對于帶扶壁柱的外墻，不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據外墻與扶壁柱變形協調的原理，這種設計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。因此，在計算地下室外墻的配筋時，對于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊，如高層建筑外框架柱之間，按雙向板計算配筋為宜，其余的宜按豎向單向板計算。

對豎向荷載較小的外墻扶壁柱，其內外側主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋應根據扶壁柱截面尺寸的大小，適當地配以外側附加短水平負筋加強，外墻轉角處也應適當加強。地下室外墻計算時底部為固定支座（即底板作為外墻的嵌固端），側壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩相等，底板的抗彎能力應不小于側壁的抗彎能力，其厚度應與配筋量相匹配，并且此時底板內側梁上的豎向荷載應適當加強，以保證梁受力安全。這種情況在地下車道中最為典型，車道側壁為懸臂構件，底板的抗彎能力應不小于側壁底部的抗彎能力。

由于地下室外墻設計時實際情況的多樣性，設計時應該根據具體情況進行的受力分析，從而設計才為合理。

2 地下室抗浮設計

當地下水位較淺時，則純地下室有可能會有抗浮不滿足要求的問題，特別是現在由于在城市中車位緊張，有些設計方案采用的多層地下室的做法。地下室的抗浮設計一般分為整體抗浮計算和地下室底板抗浮設計部分。

2.1 對地下室的整體抗浮問題，一般采用以下措施：

2.1.1 盡量提高地下室的地板標高，使抗浮力減小，即在設計允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設計標高，間接降低抗浮設防水位。樓蓋提倡使用寬扁梁或無梁樓蓋。一般寬扁梁的截面高度為跨度的1/22～1/16，寬扁梁的使用將有效地降低地下結構的層高，從而相對降低了抗浮設防水位。

2.1.2 增加地下室頂板覆土厚度。現在一般由于地下室頂板園林綠化的要求，一般來說地下室頂板有1.0m～2.0m的覆土，覆土厚度增加了，整個地下室的整體抗浮就能滿足設計要求，此情況下在設計圖紙時應注明地下室頂板的最小覆土厚度，并且要求在相應的覆土厚度施工前不得停止施工過程中地下室的降水，否則將會導致地下室“上浮”。

2.1.3 增加地下室基礎或底板上的配重。此種方法一般來說采取增加基礎底板的厚度、增加基礎頂面覆土厚度、基礎頂面采用容重大且價格低廉的填料三種方法。此種方法也能解決地下室整體抗浮的要求。

2.2 地下室底板的抗浮設計問題。在滿足地下室的整體抗浮設計的前提下，地下室底板的抗浮設計主要指底板的梁板配筋。此時底板的配筋應同時滿足兩個方向的作用力，垂直地下室底板向下的滿足地下室正常使用功能荷載（如用作車庫或其他使用功能）的設計要求；垂直地下室底板向上的抵抗地下水浮力的設計要求。地下室底板的梁板設計取這兩種設計荷載下的包絡配筋。

2.2.1 上述“第2.1中第（1）條”中，提高的底板的標高，相對降低了抗浮設防水位，降低了地板的配筋，比較經濟。

2.2.2 上述“第2.1中第（2）條”中，增加地下室頂板覆土厚度對地下室底板的配筋設計沒有直接影響。

2.2.3 上述“第2.1中第（3）條”中，增加地下室基礎或底板上的配重，使配重與地下水浮力作用部分抵消，有效的減小了垂直地下室底板向上的抵抗地下水浮力的設計要求；但同時增加了垂直地下室底板向下的配重荷載；故此種情況對地下室的底板的配筋需要按情況計算進行比較其經濟性。

3 地下室不均勻沉降問題。

現在越來越多的主樓和裙樓相連的情況，對此一般有以下幾種處理方法：

3.1 裙房和高層建筑之間設沉降縫，讓各部分自由沉降，互不影響，有效的避免了由于不均勻沉降產生的內力。但實際上這樣做，給建筑的立面處理、地下室的防滲漏、基礎的埋置深度和整體穩定等帶來很多困難。

3.2 裙房和高層建筑之間不設沉降縫，采用端承樁，將樁端置于堅硬的基巖或砂卵石層上。讓裙房和主樓的沉降均保持很小，這樣，既滿足了地基承載力要求，又避免了明顯的沉降差。但這種方法基礎材料用量多，不經濟。

4 高層建筑地下結構的抗震等級確定

4.1 當地下室頂板作為上部結構嵌固端時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下抗震等級可逐漸降低一級；對于標準設防類(丙類)建筑，6、7度時不宜低于四級，8度時不宜低于三級，九度時不宜低于二級；對于重點設防類(乙類)建筑，6度時不宜低于四級，7度時不宜低于三級，8度時不宜低于二級，9度時應專門研究。地下室中無上部結構部分，可根據具體情況采用三級或四級。除九度外，上部結構以外范圍較大的地下室結構可采用三一四級。

4.2 當地下室不能作為上部結構的嵌固端而需嵌固在地下其它樓層時，實際嵌固部位所在樓層以及以上的地下室樓層 (與地面以上結構相對應的部分)的抗震等級，可取為與地上結構相同。嵌固部位以下可按上述(1)采用。

結語

地下室的設計應遵循安全、適用和合理的原則，安全是合理設計的前提。地下室往往作為高層上部結構的嵌固部位，地下室的外墻剛度大，結構布置時應根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）來保證其剛度，平面上盡量保持剛度均勻，各層板包括頂板的厚度應該滿足各設計規范的要求，盡量能使得地下室的整體性加強。

[1]建筑抗震設計規范（GB 50011-2010）.中國建筑工業出版社，2010.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2010）.中國建筑工業出版社，2010.

[3]馮雪.高層建筑地下室結構設計分析[J].民營科技，2011，(07).

[4]周鳳興.淺談高層建筑地下室設計及處理方法[J].今日科苑，2010，(10).