高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題分析

宋文景 趙永梅

濱州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 山東 濱州 256600

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)高層建筑工程有著重要影響，其設(shè)計(jì)水平直接影響了地下設(shè)施的使用功能和安全性。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過程中，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)出現(xiàn)抗浮、沉降、墻體裂縫等問題。因此，為了能夠全面保障地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，我們必須要不斷加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，為后續(xù)地下室施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 確定地下室層高

確定地下室層高是一項(xiàng)非常重要的工作，層高在很大程度上都會(huì)影響地下室設(shè)計(jì)質(zhì)量，其主要包括基礎(chǔ)維護(hù)設(shè)計(jì)、抗浮設(shè)計(jì)等方面。針對(duì)地下室層高設(shè)計(jì)來說，可以從以下幾點(diǎn)措施加強(qiáng)層高設(shè)計(jì)：第一，需要采用合理的施工措施來降低地下室上層頂板的覆蓋厚度。在頂板覆土厚度確定中，需要考慮兩個(gè)方面，一方面是加強(qiáng)給排水專業(yè)雨污水管道鋪設(shè)，另一方面是景觀植被種植要求。第二，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)梁高的控制，綜合多方因素，需要合理設(shè)置消防管道，這樣做可以降低2m地下室層高。通風(fēng)管需要沿著車位內(nèi)側(cè)或墻角進(jìn)行布設(shè)，從而提高管道凈高[1]。

2 變形縫和后澆帶

為適應(yīng)環(huán)境溫度變化、混凝土收縮、結(jié)構(gòu)不均勻沉降等因素影響，在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，在梁、板（包括基礎(chǔ)底板）、墻等結(jié)構(gòu)中預(yù)留的具有一定寬度且經(jīng)過一定時(shí)間后再澆筑的混凝土帶。較為常見的變形縫主要包括：伸縮縫、沉降縫、防震縫。因此，在混凝土澆筑時(shí)需要在基礎(chǔ)板、墻、梁相應(yīng)位置設(shè)留臨時(shí)施工縫，也就是將地下室結(jié)構(gòu)主體分為若干段，這樣能夠保障各個(gè)部分沉降的均勻性，避免因各個(gè)位置的沉降存在較大差異而造成開裂破壞。此外，在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，防水設(shè)計(jì)非常重要，但變形縫卻不利于防水工作，一旦施工不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致地下水滲漏問題。所以，可以對(duì)可能出現(xiàn)變形縫的位置設(shè)置后澆帶，通常在混凝土主體完全凝固夠在對(duì)縫隙進(jìn)行澆筑，后澆帶的砼配制及強(qiáng)度，原砼等級(jí)提高一級(jí)的補(bǔ)償收縮混凝土澆筑，保證后澆帶位置的強(qiáng)度[2]。

3 抗浮問題分析

3.1 設(shè)置抗浮設(shè)防水位

在對(duì)抗浮設(shè)防水位設(shè)置過程中，需要遵循以下幾點(diǎn)原則：第一，如果地下室對(duì)防水性有較高的要求，需要取歷史水位最高值；第二，如果地下室結(jié)構(gòu)對(duì)防水性沒有特殊要求，則可以采用近五年最高水位或者施工中實(shí)測(cè)水位。通過分析地下室結(jié)構(gòu)施工案例，將抗浮性設(shè)置在近五年最高水位和歷史最高水位更加保守。這就要求施工企業(yè)能夠委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)抗浮設(shè)防水位進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)置，保持在較高的水平上。

3.2 抗浮設(shè)防水位設(shè)計(jì)

如果具有長(zhǎng)期水位觀測(cè)資料時(shí)，抗浮設(shè)防水位可以按照資料中的地下水測(cè)最高水位以及工程物運(yùn)期間地下水位變化規(guī)律來確定。如果沒有數(shù)據(jù)信息作為支持，可以按照勘察階段最高穩(wěn)定水位，并結(jié)合地下補(bǔ)給水、地形地貌特點(diǎn)、排泄條件等因素確定。在南方濱海、濱江地區(qū)，抗浮設(shè)防水位可以參考地下室外地坪標(biāo)高。如果施工場(chǎng)地具有承壓水和潛水有力水聯(lián)系時(shí)，需要考慮承壓水位以及對(duì)抗浮設(shè)防水位的影響。如果是在施工時(shí)設(shè)計(jì)抗浮設(shè)防時(shí)，可以按照一個(gè)水文年最高水位確定。

通常情況，采用無梁樓蓋和寬扁梁是不錯(cuò)的方法。在應(yīng)用寬扁梁過程中，其截面高度的跨度通常在3-6%范圍內(nèi)，合理應(yīng)用寬扁梁，能夠有效降低層高和設(shè)防水位。在對(duì)地下室西邊設(shè)計(jì)過程中，一層頂部有較厚的覆土，從而加大了地下室結(jié)構(gòu)荷載，因此，寬扁梁的高度應(yīng)控制在600mm左右，并保證跨度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，如果不應(yīng)用寬扁梁，則最小截面高度應(yīng)在700mm左右，可見采用寬扁梁的作用。

3.3 地下室自重問題

通過增加底板厚度、覆土厚度以及頂面采用重量大的物料，這樣可以增加地下室基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，并同時(shí)也能夠減少浮力的影響，保證水位高度符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。也可以通過增加頂板厚度，該方式能夠在不改變坑底實(shí)際標(biāo)高的前提下，增加基礎(chǔ)重量，提高穩(wěn)定性，應(yīng)用厚板后，能夠取消大板塊和頂板間的次梁，這不僅能夠方便其他專業(yè)的利用程度，同時(shí)也簡(jiǎn)化了施工工序。但是，該施工方法存在一定的漏洞，包括框架梁負(fù)荷等，由于板厚度畢竟有限，因此其解決性能也存在著局限性。

3.4 增設(shè)抗浮樁

雖然增設(shè)抗浮樁能夠有效控制浮力，但是在實(shí)際應(yīng)用中依然存在一定的缺陷。從荷載能力角度分析，由于設(shè)防水位需要參考過去的水位數(shù)值，存在一定的理論性，因此，采用抗浮樁無法精確的控制水位。因此，抗浮樁可以起到抗壓樁的作用，控制地下室沉降問題，但是通常會(huì)加大局部沉降差，需要在下沉的一側(cè)多設(shè)計(jì)一個(gè)抗浮樁。此外，在增設(shè)抗浮樁過程中，配筋工作需要對(duì)地下水壓力進(jìn)行平衡，這樣就能夠提高底板的抗浮性能。并且，如果地下水位長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在較高水平，則能夠更好發(fā)揮抗浮樁的積極作用[3]。

4 沉降問題分析

4.1 人工處理地基

在基礎(chǔ)地基的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上（CFG 樁+后澆帶），即可開展項(xiàng)目施工。在施工過程中很容易造成主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降問題，因此需要在產(chǎn)生沉降差時(shí)采用后澆帶進(jìn)行處理。這樣不僅能夠降低地基施工量，同時(shí)也能夠降低施工成本與建設(shè)周期。但是，由于后澆帶施工封頂后，需要在30～60天內(nèi)進(jìn)行封閉，從而延長(zhǎng)了基坑實(shí)際降水時(shí)間，提高了降水費(fèi)用。并且施工中無法保障后澆帶施工質(zhì)量，同時(shí)還需要在后澆帶位置加大大底板尺度。由于是后澆帶形成，因此地下室結(jié)構(gòu)主體無法處理后澆帶問題。

此外，在地基實(shí)際承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，需要嚴(yán)格控制沉降程度，通過設(shè)置CFG樁與CFG 樁+后澆帶的形式恰好相反。該方法能夠有效避免沉降后澆帶的影響。但是該種方法經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。

4.2 基于計(jì)算方法

通過建筑工程實(shí)際清情況對(duì)地下室結(jié)構(gòu)沉降量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，可以采用以下兩種方法：第一，在對(duì)主體結(jié)構(gòu)沉降計(jì)算過程中，需要認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)性的補(bǔ)償作用；第二，由于基坑開挖工作完畢后，地下室坑底會(huì)產(chǎn)生一定的反彈作用，這樣即可計(jì)算出回彈再壓縮的變形量。

5 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑作為當(dāng)今建筑工程的主流形式，加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠有效保障高層建筑的整體質(zhì)量。本文重點(diǎn)探究了確定地下室高層、變形縫與后澆帶、抗浮問題、下沉問題等，旨在全面保障地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。