淺談地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點心得

■張宏韜 ■福建匯筑工程設(shè)計有限公司，福建 漳州 363000

隨著現(xiàn)代住宅建筑的發(fā)展，高層住宅占據(jù)了絕大部分的比例。而高層住宅中通常會設(shè)置一層或多層的地下室。該地下室的設(shè)置可用于作為機動車或非機動車車庫，該做法即解決了現(xiàn)行規(guī)范對于住宅配套車位的問題，同時也能夠解決結(jié)構(gòu)方面對于高層建筑基礎(chǔ)埋深的問題。而地下車庫同時也會設(shè)計成具有預(yù)定戰(zhàn)時防空功能的地下室，實現(xiàn)一個地下室多種功能并存。本人從事了多年的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，現(xiàn)從一個較為典型的工程實例入手淺談幾點地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的心得，望能與大家相互學(xué)習(xí)、相互探討、共同進步。

某典型地下車庫平面圖及剖面圖(圖1、圖2)，地下室平時為機動車車庫戰(zhàn)時為甲類核六人防地下室，頂板覆土600mm，覆土上作為機動車車道活荷載5KN/m2，圖2為通常地下室做法，地下室結(jié)構(gòu)層高4.2。現(xiàn)從幾個重點部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計心得做如下闡述。

1 地下室層高的確定

地下室層高的合理選取，直接影響了地下室設(shè)計的各個方面，主要表現(xiàn)為地下室基坑圍護的設(shè)計，地下室的抗浮設(shè)計，地下室水浮力的確定等。可以從以下幾個方面進行地下室層高的優(yōu)化:

(1)盡量減少地下室頂板覆土層厚度。頂板覆土厚度主要由給排水專業(yè)雨污水管道的鋪設(shè)、景觀專業(yè)植被種植要求決定。可以通過局部設(shè)置降板用于鋪設(shè)大直徑管道，局部堆高覆土解決大植被種植要求如圖3所示:

(2)控制結(jié)構(gòu)梁高，最大化地下室凈高。人防部分控制梁配筋率小于1.5%，才能使人防梁有合理的延性比［1］。

(3)考慮消防管道穿梁設(shè)置，可以節(jié)省200mm的地下室層高;

(4)通風(fēng)管道沿車位內(nèi)側(cè)或墻角布置，盡量不布置于通道位置，可以取得更好的通道凈高效果;

(5)取消地下室底板覆土層，采用設(shè)置地漏排水代替明溝排水，可以減少200～300的地下室層高;

(6)根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)第3.2.1條，地下室梁底或管底凈高可控制2.0m，至頂板板底凈高可控制2.4m，因此層高可再壓縮200mm［1］;

綜上地下室結(jié)構(gòu)層高可由原4.2米調(diào)整至3.6米，對于整個地下室的防水、造價、施工周期都有很大的優(yōu)化。

2 地下室頂板的結(jié)構(gòu)做法

地下室頂板是普通人防地下室受荷載最大的受力構(gòu)件，合理的結(jié)構(gòu)做法關(guān)系到整個地下室的造價、施工進度。地下室頂板的構(gòu)造要求及計算要求有如下幾點需提醒:

(1)根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)第4.11.3條最小樓板厚度為200mm［1］;

(2)根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)第4.10.1條頂板在人防工況下可按由非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計算內(nèi)力［1］，但必須滿足平時工況下的撓度及裂縫要求;

(3)根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)第4.11.7條控制頂板混凝土強度小于等于C35，可控制受彎鋼筋的最小配筋率為0.25%;

(4)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)第6.1.14條，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，混凝土等級應(yīng)大于等于C30，樓板厚度不小于180mm，雙層雙向配筋不小于0.25%。

布置形式 鋼筋含量/m2 砼含量/m2方案一 84KG 0.43m3方案二 79KG 0.41m3方案三 65KG 0.44m3

地下室頂板結(jié)構(gòu)的通常做法有如下三種，對每一種布置形式的混凝土及鋼筋每平方米用量進行統(tǒng)計，如下圖4及表格1所示:

綜上采用方案三不僅整體造價合理經(jīng)濟，且更有利于施工及設(shè)備專業(yè)的布置。

3 地下室側(cè)墻的設(shè)計

地下室側(cè)墻包括地下室外墻及人防區(qū)內(nèi)的各種隔墻，兩種側(cè)墻存在不同的受力形式及構(gòu)造要求，現(xiàn)對地下室側(cè)墻需注意的地方做如下幾點闡述:

(1)地下室外墻承受的荷載為土壓力、水壓力、車輛引起的側(cè)向壓力及人防荷載。

(2)土壓力宜取靜止土壓力進行計算，土壓力引起的效應(yīng)為永久荷載效應(yīng)，其他荷載引起的效應(yīng)為可變活荷載效應(yīng)［3］;

(3)靜止土壓力系數(shù)與墻后填土的類型有關(guān)，并隨土體密實度、固結(jié)程度的增加而減小，因此對墻后的回填土應(yīng)做相應(yīng)要求，一般可參考下表進行選取［3］;

土類 堅硬土 硬塑-0.2～0.4 0.4～0.5土類 可塑-可塑粘性土k0軟塑粘性土 軟塑粘性土 流塑粘性土k0 0.5～0.6 0.6～0.75 0.75～0.8

(4)地下室側(cè)墻計算時，可采用上端鉸接下端固定的計算簡圖;計算跨度可采用凈跨計算，但須注意采用凈跨計算時，不應(yīng)再進行支座內(nèi)力調(diào)幅［3］;

(5)根據(jù)側(cè)墻的受力情況，其配筋可采用通長鋼筋加附加鋼筋的配筋形式:

(6)地下室外墻除了進行承載力極限狀態(tài)計算外還應(yīng)進行撓度及裂縫計算;

以上是本人在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些心得，地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是很綜合的一個結(jié)構(gòu)設(shè)計課題，本人也僅僅了解了一些皮毛，在以后的工作中會更加努力的鉆研探索，努力成為一名合格的結(jié)構(gòu)工程師。

［1］《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005).

［2］《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010).

［3］朱炳寅.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析》中國建筑工業(yè)出版社.

［4］《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2011).