超長深地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題和對策

吳邦照 （安徽省建筑設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

本項目位于安徽省某市，包括主塔樓、裙房部分和地下室。主塔樓地上共60層，結(jié)構(gòu)高度201.800m，其中1～7層為商業(yè)用房，7層以上為住宅，平面呈L形，屬于平面布置復(fù)雜的超B級高度高層建筑。裙房部分為5層商業(yè)，結(jié)構(gòu)高度27.850m，裙房地上部分與主塔樓通過設(shè)縫分開。地下室共5層，建筑面積約4.2萬m2，地下5層底板頂標(biāo)高為-23.200m，（本文中標(biāo)高均為相對標(biāo)高），室外地面標(biāo)高為-1.450m～-0.100m，其中地下 3、4、5 層為停車庫和機房，地下1、2層為農(nóng)貿(mào)市場。地下室結(jié)構(gòu)x方向長度約80m，y方向最長處約118m，屬于超長深地下室結(jié)構(gòu)，主塔樓及裙房部分±0.000標(biāo)高相當(dāng)于絕對標(biāo)高+18.800（黃海高程），根據(jù)勘察報告確定抗浮設(shè)防水位12.000（黃海高程）。地下工程結(jié)構(gòu)平面布置如圖1。

2 設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)

本工程設(shè)計使用年限50年，抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計基本地震加速度0.05g，設(shè)計地震分組第一組，場地類別II類，場地特征周期0.38s，地下室抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類。主塔樓（包括相應(yīng)地下室部分）采用含有少量框架柱的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，裙房部分及地下室采用框架結(jié)構(gòu)體系。地上主塔樓1層～7層抗震等級一級，8層以上抗震等級二級，地上裙房商業(yè)部分抗震等級二級，結(jié)構(gòu)整體計算嵌固部位為地下室頂，地下工程抗震等級如下表所示：

圖1 地下工程結(jié)構(gòu)平面布置圖

樓層 -5～-2層 -1層樓層標(biāo)高 基礎(chǔ)頂～-6.050 -6.050～-0.080抗震等級裙房及純地庫部分剪力墻、框架 框架 剪力墻、框架 框架二級 三級 一級 二級高層塔樓部分裙房及純地庫部分高層塔樓部分

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題和解決措施

3.1 超長地下室措施

為滿足建筑布局的同時保證地下室結(jié)構(gòu)防水，本地下室設(shè)計采取不設(shè)縫處理，由于結(jié)構(gòu)長度遠(yuǎn)超《混規(guī)》要求的設(shè)縫間距，故需采取必要措施解決超長結(jié)構(gòu)混凝土在硬化過程及溫度變化時形成收縮裂縫的問題，本工程采取的主要措施如下。

①通過合理設(shè)置沉降及伸縮后澆帶，可有效減小混凝土在硬化過程中的收縮應(yīng)力，減少約束，釋放大部分變形，是防止地下室混凝土墻板產(chǎn)生收縮裂縫的有效措施。各層樓板配筋均為雙層雙向拉通（后澆帶內(nèi)板筋不斷開），后澆帶采用高一等級的填充用膨脹混凝土澆筑，要求后澆帶混凝土14d水中限制膨脹率≥0.030%，限制干縮率≤0.020%。

②地下室各層樓板、屋面頂板均采用摻微膨脹劑的補償收縮混凝土澆筑，補償收縮混凝土的限制膨脹率（水中養(yǎng)護14d）≥0.020%，限制干縮率（水中養(yǎng)護14d，空氣中養(yǎng)護28d）≤0.03%。

③混凝土配合比應(yīng)按高性能混凝土進行設(shè)計，混凝土配制除摻入優(yōu)質(zhì)膨脹劑外，應(yīng)采用42.5級普通硅酸鹽水泥和優(yōu)質(zhì)骨料，并摻入優(yōu)質(zhì)活性細(xì)摻料（Ⅰ級粉煤灰）和多功能復(fù)合減水劑。施工時應(yīng)提前進行混凝土配合比的設(shè)計，并通過有關(guān)的性能試驗后確定，試配應(yīng)采用本工程使用的原材料，檢測條件應(yīng)與施工條件相同。

④加強混凝土施工管控，做好后期養(yǎng)護工作。

3.2 地下室樓板及外墻厚度取值

地下1層頂板厚度室內(nèi)不少于180mm，室外不少于250mm，室外主要為無次梁大板。

經(jīng)計算，每延米地下室外墻剪力設(shè)計值如圖2所示。

圖2 地下室外墻剪力設(shè)計值

由圖2可知，地下室側(cè)壁對地下5層頂板水平推力設(shè)計值每米可達1004kN，樓板混凝土強度等級為C35（fc=16.7N/mm2），樓板設(shè)計厚度為 140mm，水平力設(shè)計值與樓板的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值乘積之比 u=N/（A×fc）=1004×103/（140×1000×16.7）=0.429，樓板貫通配筋10@200雙層雙向，另外在有框架梁的有利作用下，可保證側(cè)壁水平推力下樓板鋼筋混凝土的安全。地下4層～地下2層設(shè)計板厚均為120mm，貫通筋8@200雙層雙向，樓板計算配筋不足處另附加。

地下室外墻設(shè)計厚度：-5層～-4層厚600mm，-3層～-2層厚600mm，-1層厚400mm。

3.3 樓板開洞周邊側(cè)壁加強措施

因設(shè)備間風(fēng)井不可避免在側(cè)壁附近樓板開洞，導(dǎo)致洞口處側(cè)壁在樓層標(biāo)高無樓板支撐，設(shè)計中通過增設(shè)橫向臥梁來加強洞口周邊側(cè)壁的側(cè)向支撐。對于深地下室樓板開洞跨度較大時僅靠橫向臥梁無法提供足夠的承載力，需另在洞口中部增設(shè)支撐梁，作為橫向臥梁支撐。

圖3 橫向臥梁平面布置及大樣

3.4 環(huán)形汽車坡道側(cè)壁加強措施

地庫南側(cè)環(huán)形汽車坡道自地下5層上至室外，采用梁板式結(jié)構(gòu)，中部坡道井尺寸11.300×2.700m，設(shè)置8個500×700mm的框架柱，由于坡道井的存在造成側(cè)壁推力無法通過樓板連續(xù)傳遞，設(shè)計中采取以下兩項措施：

①加厚汽車坡道板至300mm，使其形成類似于深梁，側(cè)壁水平推力通過兩端坡道板向樓層板傳遞，如圖4所示。

②另在坡道井內(nèi)加設(shè)截面尺寸600×600mm混凝土斜撐，將水平推力通過斜撐傳遞至另一側(cè)坡道板，如圖5所示。

圖4 地下室南側(cè)環(huán)形汽車坡道平面圖

圖5 汽車坡道斜撐剖面圖

3.5 泄水孔設(shè)置

①在負(fù)二層-10.0標(biāo)高處裙樓周邊側(cè)壁設(shè)置足量泄水孔，地下水位超過這一標(biāo)高即向室內(nèi)集水坑排水，保證地下水位不超高。

②基坑內(nèi)或地下室內(nèi)設(shè)地下水位觀測井或裝置，可觀測可排水。

4 結(jié)語

①本工程地下部分及裙房部分已土建結(jié)頂，經(jīng)實踐檢驗，采取的各項加強措施是合適的。

②超長深地下室無縫設(shè)計時，應(yīng)注意合理設(shè)置沉降及伸縮后澆帶，混凝土采用合適的外加劑并加強施工質(zhì)量控制和養(yǎng)護。

③深地下室設(shè)計尤其要注意側(cè)壁在樓層位置樓板的水平支撐作用，樓板作為側(cè)壁的支座應(yīng)適當(dāng)加強，靠近側(cè)壁的樓板開洞（比如風(fēng)井、樓梯、汽車坡道等）應(yīng)引起足夠重視，采取相應(yīng)抵抗措施并確保其能作為側(cè)壁的支座。

④注意觀測地下水位并設(shè)置泄水孔，如超過設(shè)計水位，應(yīng)及時排水。