淺談地下室結構設計及施工管理的優化

文／顧晨鐘 南京長江都市建筑設計股份有限公司 江蘇南京 210000

引言：

隨著我國走向城市化的進程不斷加快，許多城市的地下室建設數量正在不斷的增加，隨著規模的增大，人們也對地下室質量提出了更高的要求。地下室結構的施工必須符合相關要求，并用合理的方法提高地下的質量和安全性。有許多地下室的特征和結構十分的重要，在收到很多不定因素的影響，導致結構的變化。因此，我們有必要加強地下室的結構。

1、地下室需要結構加固的原因

1.1 地下室結構耐久度不夠

地下室的建造和使用會受到各種各樣因素以及化學成分的影響。結構會隨著時間的增加而發生不同程度的變化，影響地下室的使用。結構材料的只是其中的一部分因素，更重要的是現在許多建筑企業都忽略了一個非常重要的問題就是地下室結構的耐久程度。

1.2 沒有設計合理的抗震結構

近幾年來，地震頻發，給地下室帶來了非常大的破壞，造成了很嚴重的損失。但是目前我國地下室的地震結構設計遠遠不夠，其中有一部分原因就是因為地下室不夠重視地震結構的設計，認為地震不會這么巧合的在自己建造的地方地震，節省了一大筆資金，殊不知這種逃避是十分錯誤的，一旦發生地震，所帶來的影響將是災難性的。因此現在的當務之急就是提高設計地下室人們對于地震和地下室的意識，從而科學的設計具有抗震結構的地下室。

1.3 地基穩定性不足

目前來說，我國的地下室建設還是十分成功的。但不排除還有少數地區的地下室設計特別是地基設計十分的不足，地基缺乏穩定性，不牢固，這就非常容易導致坍塌。我們需要合理的設計對地基加固，使得承重強度變高，不讓地基變形，減小發生事故的可能性。因此，增加地基的穩定性是十分必要的。

2、目前地下室結構存在的問題

2.1 抗浮問題

抗浮問題在一些地下面積較大的地下室往往會出現，因為有許多地下室的抗浮是不符合標準的。所以我們應該去解決這些問題。第一個解決方案就是降水位抗浮。我們需要結合當地的建筑情況來進行對基坑底面判斷，合理的進行設計標高，這樣可以有效的降低抗浮水位。通常情況下，平板筏板基礎在質量上與“低板式”梁筏板基礎的質量上是差不多的，但是“低板式”梁筏板基礎的基礎高度比平板筏板基礎高出不少，所以使用平板筏板基礎也能有效解決抗浮問題。第二個解決方案就是把整體地下室的質量給提高上去。把整體地下室質量提高上去所帶來的收益非常明顯。因為提高整體質量是有效解決抗浮問題的方法，不過也需要注意幾點問題，首先提高地下室整體質量是要在不改變基坑底高的前提下進行的，增加屋面厚度，從而不需在地下室頂板大板間增加二次梁。其次需要把地基的配重要有所改善。這包括地基的填土厚度要增加、底板的厚度要增加。這些方式雖然能解決抗浮問題，但因為增加了地基埋深，所以地下室的抗浮水位也會增加。應該根據當地的情況進行判斷需不需要使用這種方法。

2.2 不均勻沉降問題

施工因素或者是后期保護因素等都是影響地下室結構沉降的關鍵因素。我們目前可以用樁基做主體結構，這樣可以對地基的承載力有一個較大的提升，從而改善沉降問題，不過這種方法的成本比較高昂，一般只用于高層建筑。除此之外我們可以用復合地基，常見方法是將CFG 樁復合地基加進主體結構當中，增強結構的承載力。

3、建筑工程地下室結構優化

3.1 地下室結構設計的內容

對地下室進行結構設計其實就是對地下室的大小、結構鋼性以及材料等多個方面進行設計。不論是什么地區的地下室，在設計時都要遵守一個中心，按照一定的原則進行設計。及以市場需求為中心，以地下室的結構質量保障以及地下室的實用性為基本原則。且在設計之初要對地下室的設計做出一個總體的規劃，按照規劃來設計，如此一來就能按照該區域所需要的地下室需求來設計，從而不會出現設計上的偏差。當然，在設計的時候還要考慮地下室的剛性結構強度是否達標、設計是否滿足足夠的精度需求、各個部件之間的連接位置是否合適等等。

3.2 優化地下室空間結構

在土建結構設計當中，最重要的就是對空間結構的設計，因為目前我們很多的地下室空間都無法做到利用率比較高，因此我們需要在設計空間時重點關注。利用三維立體的設計理念對空間結構進行優化，既保證了土建結構的科學性，又能提高對空間的利用率，一舉兩得。對地下室的受力情況及時進行分析，及時調整設計方案。

3.3 樓蓋體系的設計

地下室的頂板結構有比較多的選擇類型：如普通無梁樓蓋、普通梁板式或者是現澆空心無梁樓蓋，這些都是我們常用的頂板結構形式。普通梁板式頂板結構是使用最多的，因為普通梁板式頂板結構的有點就在于受力較廣而且造價比較便宜，但普通梁板式也有缺點就是不能在層高較低的建筑層使用，因此會影響到建筑層高。而普通無梁樓蓋雖然在使用起來布置較為容易，但是普通無梁樓蓋屬于不利結構形式，結構承載能力等硬性要求難以滿足，而且混凝土要求高。現澆空心無梁樓蓋的原理和無梁樓蓋幾乎無差別，但是因為材料更換了，使得其含剛量比較小，而且對于混凝土的需求也沒那么大，是今后地下室結構優化發展的主要方向。

3.4 外墻結構設計

在對地下室外墻進行設計時，一定要首先確定外墻需要承載的重量是多少，確定好承載能力才能夠進行下一步，而外墻承載方式主要分為兩種，一是豎向承載，二水平承載。豎向承載量主要包含外墻本身、地下室樓蓋和地面建筑的壓力，而水平承載主要是承載水土以及溫度壓力，為了計算方便，在設計時應該按照“細而密”的原則來設計，“細而密”的意思就是直徑比較小，200mm 是設計的最大間距；水平向的鋼筋最好使用的是分離式配筋，這樣不僅承載的效果好，而且經濟型也有比較大的優勢。

3.5 針對關于品質住宅從結構角度的優化，有以下幾個想法：

（1）要追求品質住宅，而地庫設計因建筑專業的條件限制，結構所能追求品質最明顯的是凈高的增加，要在有限的層高中做出盡量高的凈高，現有的最好的解決辦法是采用高強鋼筋作為梁縱筋。采用高強鋼筋可以減小梁截面并且節省少量鋼筋用量，并且高強鋼筋經過多年的發展現在已經普及了。建議今年地庫項目可以試著推廣高強鋼筋的使用。

（2）在嚴峻的競爭環境下，結構設計專業要在工程成本控制上爭取競爭力。經過研究分析，考慮到現在荷載分項系數較大，梁端計算彎矩建議取到柱邊（梁配筋可降低15%左右）。就算非人防不建議這樣弄，人防區建議采用，可大幅度減少梁配筋。另外考慮到現在荷載分項系數較大，板的計算彎矩，建議按《全國民用建筑工程設計技術措施（結構）混凝土結構 2009 年版》3.2.7 條進行折減（板配筋可減少15%左右）。以上兩條，大致能將梁板配筋拉到老規范階段。如圖1 四周與梁整體連接的板(無梁樓板除外),按彈性計算所得的彎矩數值,可根據下列情況予以減少: ①中間跨的跨中截面及中間支座截面可減少20%；②邊跨的跨中截面及從樓板邊緣算起的第二支座截面:當Lb/L＜ 1.5 時可減少20%；當1.5 ≤Lb/L ≤2 時可減少10%；式中L 一垂直于樓板邊緣方向的計算跨度；Lb 一沿樓板邊緣方向的計算跨度(圖1)；3角區格不應減少。

圖1 整體助形樓板計算跨度示意圖

4、地下室施工技術管理水平有效提升策略

4.1 地下室結構設計時需要的材料

在地下室結構設計前，最重要的就是材料的選擇問題，一定要根據地下室的種類進行材料的選擇，選擇最合適的材料。如果使用的材料不合格，有任何異常的情況都要立即禁止使用，必須加強質量這一關的落實情況，有關技術人員嚴格把控對材料的質量。如果地下室處在比較潮濕的地方，選擇的材料要具有一定的防潮和防腐性，避免在施工時出現異常情況，由于在施工時的生產優化運行工作比較復雜，后期的與除污染過程也比較困難，因此在選擇材料時一定要注意根據周圍的環境選擇合適的材料，并用合理的專業技術對材料進行加工處理，從而讓使用的材料更加優質。在選擇好合適的材料后，要加強對材料質量的檢查，如果在施工工作中出現異常的地方，一定要及時的更換材料。需要注意的是，還有一些材料供應商，供應的材料都是好幾年前生產的材料，這些材料經過幾年時間很多部分都已經出現老化的現象，這種材料也不適合用來進行高強度工作。對材料的選擇和檢查力度對后面的橋梁工程作業時的施工運行工作管理是非常重要的，合理的選擇材料可以提高工作質量，因此有關部門一定要加強對材料質量的檢查力度。比如，相關優化部門可以建立一個質量檢查小組，專門對材料質量進行檢查，嚴格的把關，對每一種材料的選擇都要進行質量檢查，并做好信息記錄，把材料質量方面出現的問題記錄下來并向上級匯報。管理技術人員要選擇負責任的材料供應商，不能為了達到自身利益而進行偷工減料，對地下室施工作業時的生產優化運行問題不負責。

4.2 注意施工人員的人員管理

在地下室結構工程施工開始工作前，一定要對施工人員進行培訓和教育，把在工作的過程中可能出現的安全問題進行總結，讓施工人員重視這些問題，避免在施工時的過程中出現同樣的問題，提高人們的安全防范意識。由于這是一項比較復雜的工程，因此要選擇專業能力技術強的施工人員，不能隨意的找施工人員。即使是有一定專業能力的施工人員，也要對這些人進行定期的學習和培訓，讓他們掌握更多的專業技能，防止在施工時的運行的過程中出現技術問題而出現意外傷害。在整個施工的工作中，必須加強對各個技術人員的選擇，避免在高難度和艱苦工作條件下,因為個人技能問題導致的施工時的運行出現質量問題。同時，技術人員也要注意調整自己的工作心態，對自己所做的每一部分工作都要有專業的素養和工作心態，也要不斷的加強對施工人員的管理，一旦出現工作不認真等問題都要有嚴格的懲治制度，不能讓其他施工人員效仿。相關施工人員要不斷的對自己的地下室結構工程施工的專業知識進行鞏固和應用，在工作中也要保持公正的心態，不能因為個人的情感問題而針對或者偏向任何一個施工人員。相關施工人員在施工時的工作中也要有一顆負責任的心，形成良好的管理體系。而且若想要提高我國地下室結構工程管理的話，首先就要提高我國施工單位的綜合素質和服務水平。只有施工單位的綜合素質和服務水平得到提高，我國的地下室結構工程管理才有可能得到提高。針對我國施工單位存在的問題。具體提出了以下幾點改進措施。首先，在選擇施工人員的時候，應該更加的嚴格，并且要符合施工人員的任職條件。而且，不僅要施工人員的專業水平進行相應的考核，還要對施工人員的責任心，忠誠度進行考核。同時，在施工工作的進行中，也要定期的對施工人員進行專業上的培訓，不斷的提高他們的專業素養和能力，只有施工人員的能力提高了，施工工作的質量才能提高，我國的地下室結構工程的質量才能提高。我國施工單位應該將施工的工作明確的進行分組管理，每組人員只負責自己組內的事情，然后，各組與各組共同配合完成任務。這樣的方法不但高效，而且非常節省時間。考慮到有一些地下室結構工程項目施工的時間比較有限，施工單位應該在工程開展之前做出詳細的施工計劃，以及施工的內容、方向。并且，在施工的過程中，要實時進行監督，保證施工時間的同時也要保證施工的質量。如果因為不可抗拒的原因，導致當天的施工計劃沒有按時完成，也不可以強行讓施工工人進行加班，而是應該盡快調整之后的施工時間安排，盡量在規定的時間內完成施工任務。

4.3 通過計算機來提高地下室結構施工的管理水平

雖然建筑行業是一項傳統的行業，但是也可以結合目前的新興技術來使其工作效率以及質量得到提升，比如可以通過計算機監控各個施工程序的工作質量，用相應軟件來對施工數據進行分析，既可以節省人力，又提高了工作效率與質量，可謂是一舉多得。

5、地下室結構裂縫防治措施

5.1 根基必須打穩

安全的前提是良好的根基，打好根基需要設計師設計出良好的圖紙，沒有粗制濫造，沒有偷工減料，有專業的合理組裝和安裝。許多新聞便爆出某某工程師為一己私利造成了地下室坍塌，為了這種原則性的問題出現需要我們嚴格對待每一位工作人員，保證每一塊土地都足夠安全。以防止一開始就發生錯誤。另外，還要考慮超負荷工作的問題，滿足一定程度的超負荷工作。每一細節都要考慮到，有全面的方針和藍圖。

5.2 合理使用材料

除了設計問題以外，各個原料的問題也是十分重要的一點，前幾年，豆腐工程十分受到關注，其之所以這么火，就是因為它的選材不夠嚴格，造成了地下室不夠牢固，本該工作的年份卻早早坍塌老化。混凝土要有一定黏度，保證能合兩個磚頭。各種原料都必須達標，杜絕使用不合格原料。此外，正確的調和比例也影響地下室的使用正確按照比例調和也很大程度減少混凝土出現裂縫的問題。對于重要的地下室來說，精度要求較高。

5.3 認真進行每一步施工

萬事準備好了之后，重點工作才開始，可能對于非專業人員來說其難度并非很高，但是實地操作才能體會到過程中的難度，因此，對于整個過程來說，真正的施工過程才最具有技術含量。在施工完成后其內部在不斷的變化，任何因素的微小變化都可能引起內部發生巨大變化，因此時刻關注其微小變化十分重要。并及時設計應對方案，及時的減少損失。及時加水，蓋膜等等，這需要施工人員有專業素質以及快速的應對的反應。在不同的情況有豐富的工作經驗。

5.4 注意結束時地下室的檢驗

在完成施工后的結尾的步驟也很重要。完美的結尾可以提高最終施工的質量，對施工過程而言，錯誤的結局會導致全盤皆輸，對于最后的凝固過程中需要人員定時的檢查成膜效果，防止過快或者凝結過慢。前期的嚴格把控不能在最后一階段發生意外。為保證地下室的安全使用，后期檢查十分重要，對厚底密度的精度測量把控。一直實現地下室的使用時間最大化。

結語：

為了滿足人們對地下室的各方面的需求，各個建筑企業必須加強對施工人員技術的培養和提高。地下室結構的安全與耐久度是兩個尤為重要的問題。為了保證地下室的結構穩定性以及安全性，首先我們應該用適當的加固改造技術來進行結構加固，合理的改善并調整地下室的結構，運用加固技術，從而達到對地下室結構加固的效果，保證地下室結構安全性以及延長地下室的使用壽命。