建筑工程地下室結(jié)構設計要點分析

李盼 潘亞豪

摘要：建筑物地下室結(jié)構設計水平的提升，不僅可以提升建筑工程的整體質(zhì)量，更能縮短工期，降低成本。為此，本文主要對地下室結(jié)構設計要點進行了分析與探究，以期為提升建筑工程整體質(zhì)量提供可靠的保障。

關鍵詞：建筑工程；地下室；平面設計；抗浮設計

新時期隨著建筑物高度的不斷提升，地下室層數(shù)也隨之增加，目前建筑物地下室結(jié)構設計中還存在諸多問題，如地基承載力、變形、抗浮、不均勻沉降等，這些問題的大量存在直接影響著建筑工程的經(jīng)濟效益與質(zhì)量，為此，施工單位必須重視地下室結(jié)構設計工作，提高設計水平，規(guī)范設計工序，為提升建筑工程整體質(zhì)量提供可靠的保障。

一、地下室結(jié)構平面設計

通過設置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式，達到不設縫的目的。若地下室過長依靠設置后澆帶的方法難以解決，設計人員應合理地調(diào)整平面將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補救。在結(jié)構設計時應合理地設置采光通風井，若高層建筑采光通風井位置設計不當，例如在側(cè)壁外作附加通長采光井，而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接，會造成地下室保證結(jié)構穩(wěn)定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風力作用傳至側(cè)壁及地面，不能滿足高層建筑的埋深要求。

二、抗浮設計

地下室抗浮設計可歸納為“一壓二拉”，“壓”即為配重法，增加永久荷載的結(jié)構自重，比如地下室頂板覆土、地下室底板的配重等來平衡地下水浮力；“拉”即為設置抗拔樁或抗拔錨桿，以抗浮構件提供的抗拔力平衡地下水浮力。在工程實際應用中，單獨運用一種方式抵抗地下室浮力往往事倍功半，耗材費力，通常采用兩者相結(jié)合的方式進行抗浮設計，以達到經(jīng)濟合理。

本工程在抗浮設計時即采用“拉”、“壓”相結(jié)合的方式，充分利用結(jié)構自身的條件，適當增加結(jié)構自重，合理設置抗拔構件，達到抗浮的目的，同時又保證工程的安全科學，經(jīng)濟合理。以下為本工程的方案對比：

方案一：車庫頂板覆土+車庫底板配重+結(jié)構樁基抗拔錨固+單純抗拔樁。

方案二：車庫頂板覆土+車庫底板配重+結(jié)構樁基抗拔錨固。

兩種抗浮方案，地下室底板所受荷載相同，均承受水浮力及結(jié)構自重及附加配重；差別在于是否單獨設置抗拔錨樁。通過程序計算，方案一在各個柱距跨中設置抗拔錨樁，增加了基礎連續(xù)梁跨數(shù)，減小基礎連續(xù)梁計算長度，基礎連續(xù)梁截面尺寸及配筋較為經(jīng)濟，對結(jié)構樁基的抗拔要求降低，但同時增加抗拔錨樁的成本。方案二取消單獨設置的抗拔錨樁，基礎連續(xù)梁計算長度較大導致內(nèi)力加大，使得基礎連續(xù)梁采用較大截面尺寸及較大的配筋量，對結(jié)構樁基的抗拔要求提高。由于地下室大部分位于高層塔樓之下，結(jié)構自重較大，且經(jīng)過建設成本測算，該地區(qū)實施抗拔錨樁成本較大，最終采用方案二進行地下室的抗浮設計。

三、防水設計

第一，樁頂防水。在樁頂截斷鋼筋，做好附加防水層。高層建筑地下室防水設計中，要求選用聚合物水泥砂漿作為承臺固結(jié)樁頂?shù)姆浪牧稀＝?jīng)過相關試驗，確定其配合比后，應保證聚合物水泥砂漿抗?jié)B強度符合設計規(guī)定，并與抗壓強度規(guī)定值相一致。作為剛性防水層，在墊層交接位置樁頂防水層應選用密封材料與底板柔性附加水層連接。

第二，墻體防水。澆灌時出現(xiàn)施工縫問題，其主要原因在于底板混凝土量大、厚度尺寸大，通常在建筑底板一端兩側(cè)出現(xiàn)。為避免施工縫的大量出現(xiàn)，必須在水泥初凝時間內(nèi)嚴格控制澆筑間隔時間，對面層混凝土收縮量進行有效減少，為此可選用二次振搗施工。

底板表面找平、抹實及壓光等作業(yè)應在振搗密實混凝土后進行，初凝后應將塑料薄膜鋪設在其上面，保溫養(yǎng)護時間應控制在14天以上，并有效控制防水混凝土拆模時間，15攝氏度以下為拆模時混凝土表面溫度和附近外界溫度，避免裂縫在混凝土干縮與溫差等情況下出現(xiàn)。先分層對地下室墻體進行澆筑施工，每層間隔時間必須控制在水泥初凝時間以下，遵循設計要求全部鋼筋都應進行高標號砂漿墊塊的設置，起到保護鋼筋的作用。如裂縫出現(xiàn)在外墻混凝土干縮與溫差情況下，應將草袋蓋在混凝土初凝后的墻頂上，外墻模板在養(yǎng)護14天以后拆除。

第三，承臺底防水。將聚合物水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂抹一層在樁頭，并進行遇水膨脹止水條的設置，確保完全封閉整個底板防水層，進而有效提升其防水效果。在混凝土結(jié)構內(nèi)部不斷滲入結(jié)晶型涂料，結(jié)晶不斷出現(xiàn)并對毛細孔起到堵塞作用，提高防水效果。

四、地下室結(jié)構無縫設計

伸縮縫與沉降縫是地下室結(jié)構變形縫的主要形式，伸縮縫設置的目的是為了釋放溫差和混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的應力，避免結(jié)構開裂滲水。后澆帶、誘導縫、摻加外加劑與預應力技術等都是代替伸縮縫的無縫設計方式。

1.后澆帶。作為伸縮縫最常見的方式，后澆帶可以對混凝土早期應力問題進行有效處理，但無法處理后澆帶澆筑后混凝土徐變與溫差出現(xiàn)的溫度應力。同時在留設后澆帶與澆筑混凝土之間具有較長的時間，一般為幾個月。這種情況下，將嚴重影響到施工的進度。

2.摻加外加劑。將相應膨脹劑添加到混凝土內(nèi)，可進行“化學預壓應力”的建立。這種方式施工簡便，對施工進度影響小，一般和其他方式一起應用。膨脹劑出現(xiàn)的補償收縮膨脹時間控制難度較大，如膨脹時間不同于混凝土收縮時間，將大大降低其抗裂性能，因此在選用摻加劑時，應確保其質(zhì)量符合施工要求。

3.誘導縫。誘導縫的應用可以將整個施工、使用過程中出現(xiàn)的混凝土拉應力進行有效釋放，并一次完成澆筑混凝土，施工過程中應確保其連續(xù)性。該方式的不足之處在于布設間距小、靈活性差。

4.預應力施加。通過地下室混凝土拉應力的計算，可進行預應力鋼筋設置。預應力施加可以消除混凝土收縮出現(xiàn)的拉應力，進而起到伸縮縫減少與開裂控制的作用。伴隨張拉預應力與錨固技術水平的提升，大大降低了預應力施工的難度，擴大了預應力的應用范圍。

五、結(jié)束語

綜上所述，地下室作為建筑工程建設的重要組成部分，是其施工中的一項重要內(nèi)容。新時期為提高建筑物地下室結(jié)構設計的合理性、準確性，必須嚴格遵循相關設計規(guī)定，選用科學有效的設計方式進行施工，并在此基礎上，規(guī)范各個方面的設計流程，只有這樣才能提升地下室設計的科學性，才能確保建筑工程施工的整體質(zhì)量，實現(xiàn)工程建設的社會效益與經(jīng)濟效益。

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