地下室结构设计的若干建议

郭明星

(云南恬成建筑设计有限公司，云南昆明 650118)

地下室面积可占到总建筑面积的20 %～30 %左右，但是地下室常作为车位出售。市场良好和客群高时，地下室可获得高溢价，否则地下室成为项目负担。因此建设方对其造价有严格的要求，地下室单位面积钢筋和混凝土用量就是直观的体现。

建设方、设计院共同努力，地下室造价目标方能实现。单位面积钢筋和混凝土用量是衡量地下室造价的重要指标之一，故结构设计是考虑首要因素。大家使用的结构分析手段旗鼓相当，施工图绘制都很精细，然而仅单点入手，效果不佳。本文从建筑方案和结构施工图设计，系统分析影响地下室造价的因素。总结了设计宜注意的事项，结论可供大家参考。

1 影响地下室造价的因素

地下室水位、地形等外部条件对地下室造价有影响，以上因素无法统一，暂且不论。地下车库面积、柱网尺寸、覆土厚度、楼盖结构形式、地下室层高、基础形式，以上因素综合影响了地下室的造价。

1.1 地下车库面积

(1)项目位于三、四线城市或偏远郊区，当地习惯地面停车 ，地下车位以租为主或买房送车库，地下室将成为项目负担 ，地下车库面积宜尽量小。

(2)项目位于一、二线城市，市场良好和客群高，此时地下室面积可综合考虑增大以获得高溢价。

(3)对于二线城市的别墅项目，容积率较低，地面车位已满足停车，但是为了满足人车分流提高品质，仍需设置地下室，此时地下室面积控制就非常关键。针对这类项目，比较合理的做法是地下室根据上部主体需要确定，局部位置无地下室(图1)。

图1 局部无地下室示意

1.2 地下室柱网尺寸

柱网对地下室造价影响比较突出，结构师应参与方案设计，根据不同的项目定位，引导建筑师选择合适的柱网。常用的柱网分为大柱网(豪华型)、中小柱网(舒适型)和小柱网(经济型)(图2)。

大柱网柱疏视线通透、行车通畅、品质高、土建成本高。小柱网柱网密，舒适感较差，土建成本最低。中小柱网优缺点介于两者之间。

(a)大柱网建筑平面

(b)中小柱网建筑平面

(c)小柱网建筑平面

1.3 楼盖结构形式

1.3.1 地下室顶板

地下室顶板常作为上部嵌固端，故地下室顶板应采用梁板体系。常见的梁板体系有大板体系(只有主梁)、井字梁体系、单向梁体系。

一般地下室顶板覆土厚度1.2 m，昆明常采用2 m，覆土较厚，梁系选用非常关键。经对比分析，地下室顶板应优先采用单向梁体系。按覆土2 m试算，不同的柱网较为合理的梁系布置如图3所示。

(a)大柱网结构平面

(b)中小柱网结构平面

(c)小柱网结构平面

1.3.2 负一层结构

负一层地下室的结构设计，宜注意事项如下：

(1)顶板覆土较厚，梁的纵筋较多，梁宽不宜过小。

(2)柱的用钢量很小，应合理控制柱截面，为梁柱节点核心区混凝土浇筑质量创造条件。

(3)消防车道/消防扑救场/消防回车场区域的楼盖，为控制层高，次梁宜采用双向梁系，且主次梁的消防车荷载应按规范要求进行折减。

(4)地下室梁的裂缝控制不宜取0.3 mm，建议放宽至0.4 mm。

(5)覆土较厚的地下室，梁配筋通常由裂缝控制，YJK/PKPM的梁配筋简图只考虑了承载力问题，没有考虑裂缝，梁施工图不能仅依据配筋简图。

1.3.3 负二层结构

负二层地下室的楼盖体系，宜优先采用无梁楼盖体系，洞口周边和楼梯周边，布置适量普通梁。无梁楼盖设计注意事项如下：

(1)板柱的冲切属于脆性破坏，应适当控制冲切系数，不宜过分追求柱帽或托板的经济性。

(2)无梁楼盖应设置托板或柱帽，楼板可不设置柱上板带和跨中板带，宜设暗梁，但暗梁可不配置箍筋。

(3)板常年承受车辆的碾压作用，应充分考虑楼板的耐久性，楼板不宜太薄。若板上设置100 mm厚细石混凝土耐磨层，应考虑耐磨层的附加恒载。

1.4 地下室层高

统计资料表明：普通车库层高每减100 mm，综合造价降低约20元/m2。人防车库层高每减100 mm，综合造价降低约30 元/m2。同时减少开挖量和车库抗浮工程。

覆土厚度、楼盖体系、设备管道计算高度、建筑净高要求、建筑地面做法，以上因素共同决定了地下室层高。覆土厚度和楼盖体系的合理匹配，应充分计算分析。BIM技术的应用，设备管道计算高度由传统的650～750 mm减少至550～650 mm。建筑面层常采用细石混凝土并局部找坡，建筑面层为100～150 mm。

对于传统的车库净高，正确理解如下：

(1)普通车库车行道净高2.2 m，停车位净高2.0 m，车库出入口净高2.2 m。

(2)防空地下室的室内地平面至梁底和管底的净高不得小于2.0 m。

(3)防空地下室的室内地平面至顶板的结构板底面的净高不宜小于2.4 m。基于以上分析，按2 m覆土考虑，昆明市区地下车库层高如表1所示。

表1 昆明地下车库层高 mm

备注：负2层楼盖采用无梁楼盖体系

1.5 地下室基础形式

地质情况、抗浮水位和柱网尺寸与基础形式密切相关。现行地下室底板做法如下：

(1)底板不设置地梁，仅采用刚性防水板，水浮力从防水板传递至桩。

(2)若采用筏板基础。当地下水位较丰富时，为满足抗浮要求，可在基础中设置适量的抗浮锚杆或抗拔桩，抗拔桩可不布置在柱下，以上做法可减少底板厚度和配筋。若基础采用人工挖孔桩或旋挖桩，地下室柱网尺寸应结合基础形式综合考虑，此时大柱网有可能相对经济。

2 昆明地区地下室混凝土和钢筋用量分析

计算参数具体取值如下：覆土自重36 kN/m2，活荷载q=4 kN/m2；混凝土容重γ=26 kN/m3；板梁柱混凝土等级全部为C35；梁和柱纵筋采用四级钢(HRB500)，板钢筋及梁柱箍筋采用三级钢(HRB400)；梁柱截面详图3；不计算风荷载和地震力；地下抗震等级为三级；计算软件采用盈建科计算软件YJK1.8.3版本，考虑梁柱刚域，梁端配筋内力取值位置为柱边，矩形混凝土梁按考虑楼板翼缘的T形梁配筋，连续梁采用塑性内力重分布方法进行设计，梁端和支座处调幅系数为0.85；板计算方法采用有限元计算方法，配筋率按0.25 %控制；梁裂缝控制为0.4 mm。

经计算分析，地下室钢筋和混凝土用量详表2。

表2 地下室钢筋和混凝土用量

备注：1.钢筋用量仅为理论计算值，未考虑锚固长度。

2.以上用量不含地下室外墙和内墙。

3.地下室层高按详表1。

表2分析了各种柱网的混凝土和钢筋用量差异，中小柱网与小柱网的区别在于负一层，设计人员应根据项目特点，结合基础形式选用柱网形式。

3 结论

地下车库面积、柱网尺寸、覆土厚度、楼盖结构形式、层高、基础形式，以上因素对地下室经济性影响比较明显。设计地下室时，应对以上因素系统分析，同时注意设计细节，方能实现地下室的的经济性和安全性。