地下结构与构造设计探讨

李春燕　马一鸣

【摘 要】为了符合目前国家的政策，许多房屋都要设置地下室，不过在地下室结构设计与抗浮验算设计，现行国家主要结构设计规范并没有明确的规定。每人有不同的想法和思路，最终引来不一样结果。由于地下室成本占整个房屋建筑成本比率较大，因此如何正确把握地下室结构设计和构造很重要，作者结合国家规范和地方标准，提出地下室结构设计和构造设计基本思路和方法，以便正确快速进行地下室结构设计和构造设计的确定，减少浪费，节约地下室投资。通过本文，在以后的地下室工程的设计过程中，可以引导他人能正确，快速进行地下室结构设计和构造设计确定。

【关键词】地下室；结构设计；构造设计

目前情况下，地下室设置比较普遍，许多房屋都要设置地下室，不过在地下室结构设计与抗浮验算设计，现行国家主要结构设计规范并没有明确的规定。作者结合国家规范和地方标准，提出地下室结构构造设计与抗浮设计过程的想法，供设计人员探讨、参考。

1.地下室设计中有关规范的选用

在地下室设计计算过程中选用的现行规范有：《混凝土结构设计规范》，《人民防空地下室设计规范》，《地下工程防水技术规范》，《种植屋面工程技术规程》，《建筑结构荷载规范》（2006年版）等。

2.地下室的各种荷载选取

2.1地下室顶部

（1）上部覆土：根据地下室顶板上部的实际覆土情况进行计算。

（2）消防车道：双向楼盖（板跨不小于6m×6m），无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）按20KN/m2计算。单向楼盖（板跨不小于2m），按35KN/m2计算。

（3）活荷载：按5KN/m2取值。

（4）水荷载：根据地下室顶板上部的实际水位情况进行计算。

2.2地下室侧墙荷载

（1）地下室顶板以外以上部分覆土引起的侧向压力。一般侧压力系数取0.5。

（2）地下室侧向土压力：地下水位（抗浮设计水位）以上土侧向压力。地下水位（抗浮设计水位）以下土侧向压力。

（3）地下室侧向水压力。

（4）地下室外周边地面活荷载：10KN/m2。

（5）人防荷载：按《人民防空地下室设计规范》取值。

2.3地下室底部荷载

（1）地下室底部水浮力。

（2）地下室底板自重及底板上覆土自重，底板上面层自重。

3.地下室的各种计算系数选取

（1）防水混凝土等级：按《地下工程防水技术规范》

（2）防水混凝土结构底板的混凝土垫层强度等级不应小于C15，厚度不应小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm。

（3）防水混凝土结构，结构厚度不应小于250mm。

（4）裂缝宽度不得大于0.2mm。

（5）钢筋保护层厚度应根据结构的耐久性和工程环境选用，迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。

（6）《人民防空地下室设计规范》规定：承重钢筋混凝土外墙的最小厚度为200mm。

（7）混凝土结构设计规范》中规定当对地下室墙体采取可靠的建筑防水做法或防护措施时，与土层接触一侧钢筋的保护层厚度可适当减少，但不应小于25mm。保护层厚度大于50mm时采用钢筋网片保护。在设计中一般情况下与土接触的保护层选用为40mm并做好建筑防水面层。这样既满足了《地下工程防水技术规范》，又满足《混凝土结构设计规范》。

（8）混凝土等级：《人民防空地下室设计规范》规定：混凝土强度不应低于C20。一般情况下，混凝土强度等级宜低不宜高，常用C30，当地下室外墙有上部结构的承重柱，混凝土强度等级较高，此时进行局部受压验算。满足局部受压要求。

（9）各种力的分项系数：（竖向受力从上往下时）。

恒载：对结构不利时按1.2（对由永久荷载效应控制的组合时取1.35），对结构有利时按1.0。

活载：对结构不利时按1.4，对结构有利时按0.0。

地下水压力：水位不急剧变化的水压力按永久荷载考虑，水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑。

土压力：土压力引起的效应为永久荷载效应，当考虑由可变荷载效应控制的组合时，分项系数取1.2，当考虑由永久荷载效应控制的组合时，荷载分项系数取1.35.侧墙土压力宜取静止土压力。

4.裂缝控制

（1）地下室侧墙：与土接触一侧为0.2mm，室内为0.3mm（通风良好）。

（2）地下室底板梁板：与土接触一侧为0.2mm，室内为0.3mm。

（3）地下室顶板梁板：与土接触一侧为0.2mm，室内为0.3mm。

但设计时底板梁板，顶板梁板采用0.25mm控制裂缝。

5.地下室各种材料

（1）水泥品种宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

（2）宜选用坚固耐久、粒形良好的洁净石子，最大粒径不宜大于40mm，泵送时其最大粒径不应大于输送管径的1/4，吸水率不应大于1.5%，不得使用碱活性骨料，石子符合国家现行规定。

（3）砂宜选用坚硬、抗风化性强洁净的中粗砂，不宜使用海砂，砂质量符合国家现行标准。

（4）防水混凝土中各类材料总碱量（Na2O量）不得大于3kg/m3，氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.1%。

6.地下室计算

作者建议：北方缺水地区参考北京规定，南方富水地区参考广东规定。

6.1地下室顶板计算

地下室顶板：结构可分为梁板式或柱板式结构，可用PKPM建模，按SATWE进行计算。

6.2地下室侧墙

一般情况下，把楼板和基础底板作为外墙板的支点，按单向板（单跨、两跨或多跨）计算，顶板处按铰支座，楼层处为连续梁铰支。基础底板处按固端（当基础底板厚度小于侧墙板时按铰支座）。地下室底板：结构可分为筏板式或抗水板式结构，按PKPM中的JCCAD进行计算，或按倒楼盖进行PKPM建模，按SATWE进行计算。

7.构造设计

7.1后浇带

地下室长度超过40m时，宜每隔20-30m设置后浇带一道，其宽度一般不小于800mm，后浇带位置宜在距柱或距墙的中部1/3范围内。后浇带混凝土强度提高一级，采用微膨胀砼，时间不得小于后浇带两侧砼浇灌完毕后1个月。后浇带防水构造见《地下工程防水技术规范》P47页。

7.2变形缝

变形缝处混凝土结构厚度不应小于300mm。

变形缝最大允许沉降差值不应大于30mm。

变形缝宽宜为20-30mm。

7.3桩头防水设计

桩头防水构造见《地下工程防水技术规范》P54页。

8.结语

在地下室各种荷载选用中，一定要以建成后的现场实际情况为依据，满足各种受力情况。在地下室各种计算系数的选用中，一定要符合现场的实际情况，分析对结构有利还是不利来确定系数值。对地下室的裂缝控制，要从建成后实际情况来确定裂缝宽度。选用地下室材料时，各种材料一定要满足现行国家规范。对地下室的抗浮验算中，要分南方北方地区的实际地下水位情况，来定抗浮系数。在结构计算中要明确简化结构模型的方法。在地下室结构构造设计中，超长结构要设置后浇带，变形缝，要明确墙板钢筋布置方法，钢筋搭接位置。总之，地下室设计过程中，首先选用各种荷载，各种系数正确无误，其次要有正确的结构计算方法及正确构造设计。这样才能保证地下结构的安全，经济，适用。

【参考文献】

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