对地下室结构设计需注意的问题分析

史文武

摘 要：随着社会经济的发展，现如今无论是高层住宅还是高层公共建筑，通常都建造地下室。由于地下室相对上部结构而言，设计更为复杂，在地下室的设计中经常会暴露出一些问题。本文作者对地下室结构设计中常见的问题进行了分析，以供参考。

关键词：地下室；结构设计

1 关于荷载需注意问题

（1）对于消防车道和消防登高面处，消防车荷载未折减的问题：

在设计实践中，会见到部分设计人员为了省事，对双向板的消防车荷载，不论计算地下室顶板配筋还是计算顶板的梁和柱配筋，都一概取20kn/m3。但根据现行的《建筑结构荷载规范》gb 50009--2012的规定，在设计楼面梁、墙、柱及基础时，消防车活荷载标准值在应乘以规定的折减系数。对双向板楼盖的梁、墙、柱及基础时应取折减系数0.8。也就是说，在设计梁、墙、柱及基础时，在板跨不小于6m×6m的情况下，消防车活荷载应取20*0.8=16 kn/m2。也就是说，在计算时，要算2遍。第一遍算板，消防车活载取20kn/m2；第二遍算梁、墙、柱及基础，消防车活载取16kn/m2；

同理，对于地下室顶板为单向板的结构，消防车活荷载在计算时应算3遍。第一遍算板，消防车活载取35kn/m2；第二遍算次梁，消防车活载取35*0.8=28kn/m2；第三遍算主梁、墙、柱及基础，消防车活载取35*0.6=21kn/m2。

另外，对于地下室顶板上有覆土的，由于覆土对消防车荷载的扩散作用，在计算地下室顶板上的消防车荷载时还应考虑这个扩散作用的有利因素，可查阅相关的手册，这里不再赘述。

（2）在计算抗浮时，关于水浮力荷载的取用：

计算抗浮时，通常按勘察报告提供的计算浮力的地下水位及其变幅来确定。但有一种情况要特别注意。在我国南方降水丰富的地区，对于填土较厚的场地，一定要根据建成后的室外地坪来确定最大浮力。由于这种情况，原来的天然地坪较低，建好后的室外地坪较高，最大水头会随着填土而向上增大。所以，还是根据建成后的室外地坪来确定最大浮力稳妥。

（3）外墙荷载的问题：

外墙荷载应采用水土分算。见过有人按水土合算，结果比水土分算小，概念上也不合理。外墙的土压力应取静止土压力，详见《全国民用建筑工程设计技术规范》（结构）p18页第2.6.2条 。之所以地下室外墙计算用静止土压力，而不用主动土压力：（a）地下室外侧土体在堆载等情况下，即使开始是主动土压力，随着时间的延长也会逐渐变为静止土压力； （b）为增加建筑物地震下抗倾覆能力，规范要求外墙回填密实，因此土压力肯定会大于主动土压力。

《全国民用建筑工程设计技术规范》（结构）p14页第7条，计算地下室外墙时，其室外地面荷载取值不应低于10kn/m2。计算外墙时不应漏下此项荷载。

1）在多层地下室中，变配电间通常在地下一层。在设计地下一层楼板时，要考虑到变压器的运输荷载，这个荷载通常不小于50kn。所有的变压器运输通道都要考虑此荷载。

2）地下室内消防水池如果有一面墙是地下室外墙，那么此墙在计算时应按双向荷载取用：（a）.外部无土，内部满水；（b）.外部有土，内部无水。应按此双向荷载计算后取包络图配筋。

2 关于结构布置需注意问题

（1）对于纯地下车库的顶板结构，通过计算比较， 8.4x8.4的柱距，顶板布置成井字形次梁的双向板结构更经济；对于6x8.4的柱距，沿着长向布置一道次梁的单向板结构更经济；

（2）地下室水沟两侧应按梁设计。地下室中，有些水沟深500mm以上，加上水沟底板厚度，整个厚度达800mm以上。沟壁平面外刚度较大，而底板的平面外刚度较小，不管你是否愿意，底板上的荷载都要传递到沟壁上，因此沟壁应当按梁来设计，尤其是抗剪钢筋应满足要求。有人对此仅按折板构造来处理，是很不妥当的。

3 关于结构计算需注意问题

（1）地下室外墙计算中的问题：

对于普通的单层地下室，通常底板比外墙厚，顶板比外墙薄，所以，在计算外墙时，外墙的底部通常按固定端，顶板按铰接。但应注意，不是所有外墙都这么计算。如外墙内是楼梯间、车道等，由于外墙顶部无楼板作为水平支撑，就不能按此模型计算，而应按悬臂构件计算。还应注意，外墙的计算模型应与实际配筋相适应。比如，下部按固端计算的，在实际配筋时，底板的抗弯能力，就不能小于侧墙的抗弯能力。实际的设计实践中，见过个别设计人，由于侧墙和底板都是分别计算，分别配筋的，忽略了侧墙的嵌固情况，致使底板的抗弯能力小于侧墙，这就与计算模型不符了。还见过个别设计人，在半地下室设计中，底板是建筑做法的，结构根本没做底板，外墙计算中，下端还按固定端设计，就更是不对了。

地下室中，配电间等房间通常需要把底板降低。如果这类房间的一面墙是外墙，那么外墙的计算高度就比一般墙要高，通常此处的墙体都要加厚，计算时要特别注意。

（2）地下室底板计算中的问题：

对于我国南方地下水位很高的，在计算底板的配筋时，向上的荷载应取最大水浮力减去底板的自重。可用pkpm程序计算，在计算时，混凝土的自重可取0。因为底板的总荷载是向上的，梁的自重是向下的，属于有利的荷载，取0偏于安全。

4 关于配筋需注意问题

（1）裂缝的验算问题：地下室与土接触的构件，均处于《混凝土结构设计规范》gb 50010--2010中所说的二.a类环境中，构件在配筋时应注意控制裂缝，按规范应控制在0.2mm以内。板和梁的配筋量往往由裂缝宽度验算控制。如果采用桩基础，桩也应验算裂缝。如果不验算裂缝，会影响建筑物的耐久性。

（2）要注意这样一种情况：由于场地较低，场地要大量回填土。地下室底板标高比自然地坪还高（即地下室底板下为新的回填土）。这样的情况下，在水位较高的地区，地下室底板应该按双向荷载（向上和向下）计算。在配筋时梁、板的上下钢筋，在支座处均应满足锚固长度。在画施工图时，不能仅仅按平法图集11g101-1的方法来表示次梁。因为在平法图集11g101-1中，次梁的下部钢筋锚固仅仅是12倍的钢筋直径，是不满足锚固长度的。因此，如果用平法表示，应做特别注明，要说明次梁的上下钢筋均需满足锚固长度。板的配筋也是如此。

5 关于人防地下室设计需注意问题

（1）对于室外纯地下室，在有1.5m覆土和消防等高面的情况下，配筋往往比人防荷载作用下的配筋还大。不能想当然认为一定是人防荷载作用下控制配筋量。

（2）对于桩基础，应該算在人防荷载作用下的桩身强度。有设计人不做此项验算，应是疏漏。根据《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005（以下称《人防规范》）的规定，可以不验算桩由摩擦和端阻构成的桩承载力，但必须验算在人防荷载作用下的桩身强度。验算桩身强度时，混凝土的强度应乘以以下两个系数：（a）根据《人防规范》4.10.5条规定，桩身混凝土的强度设计值应乘以折减系数0.8。（b）动荷载作用下材料强度综合调整系数1.5

（3）内力分析：

当自重不利时：设计荷载=1.2*自重+1.0*人防荷载；

当自重有利时：设计荷载=1.0*自重+1.0*人防荷载；

6 结束语

总而言之，地下室的结构设计是一个综合性很强的问题，涉及内容繁多且复杂，因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。