地下室结构设计及施工技术措施分析

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摘要：地下室的普遍存在于城市的高层建筑里，这是由于土地的稀缺性决定。地下室在节约土地利用的同时，也提高了建筑的利用率。地下室结构设计水平直接影响到建筑的安全性和实际效用。本文结合理论和实际两个方面，分析了地下室结构设计要点以及施工技术措施。

关键词：地下室；设计；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着社会经济的发展,设置有地下室的高层建筑越来越多。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。本文对高层建筑地下室的设计关键点及其施工技术措施进行讨论,供工程设计参考。

一、地下室结构设计要点

（一）设置有地下室的高层建筑的嵌固位置

钢筋混凝土高层建筑在进行结构分析之前,必须首先确定结构嵌固端所在位置,其直接关系到计算模型与实际受力状态的符合程度。《建筑抗震设计规范》规定高层建筑地下室在满足一定条件下,地下室顶板可以作为上部结构的嵌固端。在确定带地下室的高层建筑嵌固位置时需要特殊注意以下几点:

(1)地下一层结构侧向刚度应不小于地上结构侧向刚度的2倍。结构层侧向刚度可近似按等效剪切刚度计算。

(2)“应采用现浇梁板结构,其楼板厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜小于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向配筋率不宜小于0·25%”。对楼盖结构形式、楼板厚度以及配筋提出详细要求。相对梁板结构而言,无梁楼盖结构平面外刚度较小,难以符合刚性楼板假定的基本要求,因此,作为上部结构嵌固部位的地下室顶板,主楼范围以及与之相连裙房地下室顶板的相关范围应采用现浇梁板结构,无地上结构的地下室顶板其它位置可采用无梁楼盖结构。

(3)计算多塔大底盘地下室结构楼层剪切刚度比时,大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比应满足上述(1)中刚度比的要求,而且每栋塔楼范围内(塔楼周边向外扩出与地下室高度相等的水平长度)的地下室剪切刚度与相邻上部结构塔楼剪切刚度的剪切刚度比不宜小于1.5。

（二）保护层垫层厚度

GB50108—2001地下室顶板钢筋保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范加注第4.1.6条,地下室顶板钢筋应加强。有的设计地下室外墙、底板等迎水面保护层厚40mm,底板与土接触处钢筋保护层厚35mm,不适合GB50108—2001第4.1.6条;柱保护层25mm,违反GB50010—2002第9.2.1条;地下室垫层采用C10混凝土,或底板下未做混凝土垫层,违反GB50108—2001第4.1.5条;地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混 凝 土 构 件 保 护 层 厚 度 未 明 确, 不符合GB50010—2002第9.2.1条等。GB50108—2001地下工程防水技术规范对防水混凝土结构规定;结构厚度不应小于250mm;裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层,强度等级不应小于C15,厚度不小于100mm,在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因,因此规范修订以后对限值做了相应的提高。

（三）高层建筑地下结构的抗震等级

(1)当地下室顶板作为上部结构嵌固端时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级;对于标准设防类(丙类)建筑,6、7度时不宜低于四级,8度时不宜低于三级,九度时不宜低于二级;对于重点设防类(乙类)建筑, 6度时不宜低于四级,7度时不宜低于三级, 8度时不宜低于二级,9度时应专门研究。地下室中无上部结构部分,可根据具体情况采用三级或四级。除九度外,上部结构以外范围较大的地下室结构可采用三~四级

(2)当地下室不能作为上部结构的嵌固端而需嵌固在地下其它楼层时,实际嵌固部位所在楼层以及以上的地下室楼层(与地面以上结构相对应的部分)的抗震等级,可取为与地上结构相同。嵌固部位以下可按上述(1)采用。

(3)当地下室为大底盘其上有多个独立塔楼时,若嵌固部位在地下室顶板,地下一层高层部分以及受高层部分影响范围以内部分的抗震等级应与高层部分底部结构抗震等级相同。地下一层其余部分以及地下二层以下各层抗震等级可以按照上述(1)方法确定。“当地下一层受高层部分影响范围在规范没有确定前,设计可以按照工程具体情况考虑取一倍主楼对应尺寸和基础埋深较大值[][1]”。

二、地下室施工技术分析

（一）底板大体积混凝土的温度裂缝控制措施

大体积混凝土开裂主要是混凝土所承受的拉应力与混凝土本身抗拉强度之间矛盾发展的直接结果。因此，为了控制大体积混凝土温度裂缝的开展就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑，采取的具体措施有：

（1）采用中、低水化热和干缩性小的普通硅酸盐水泥。

（2）选用坚固性良好，细度模数大于2.6，含泥量小于3%的中粗砂； 选用坚固性良好，针片状含量小于15%，含泥量小于1%的连续级配石子。

（3）充分做好混凝土配合比试配优化的技术工作，通过多组试配以及抗压强度和抗渗试验调整优化，确定配合比。

（4）混凝土中掺入高效减水剂、微膨胀剂、增塑剂、缓凝剂等外加剂和适量粉煤灰，改善混凝土的流动性、保水性，降低水化热。

（5）在满足强度、抗渗及和易性要求下，减少单位体积混凝土的水泥用量和用水量，水灰比控制在0.4以内，坍落度在满足泵送条件下取12-16cm。

（二）地下室外墙裂缝控制措施

结合结构工程实例经验分析研究，仅采取单项或个别的技术措施很难100%保证外墙不开裂，必须从设计、材料、施工等方面综合采取多项技术措施，才能有效防止裂缝的产生。

（1）外墙裂缝多呈竖向裂缝，首先对外墙水平钢筋进行优化，遵循“小直径、小间距”有利抗裂的原则，在通过钢筋等强度代换后，建议将水平钢筋间距控制在100mm左右，一般不宜超过150mm；水平钢筋常放在竖筋外侧有利于减少墙体竖向裂缝开裂

（2）石子选用连续级配Ⅱ区粒级，坚固性良好，孔隙率小的石子，针片状含量小于10%，含泥量小于1%。

（3）砂选用中、粗砂，坚固性良好，细度模数宜大于2.6，含泥量小于2%，并不得超标，有害物质含量小于有关技术标准的规定。

（4）降低混凝土浇筑温度是防止混凝土开裂的有效措施，采用冷水进行拌制混凝土，并对砂石浇洒冷水，将混凝土的入模温度控制在20-22℃以内。

（三）地下室底板后浇带施工方法

地下室底板后浇带施工方法：（1）在后浇带下方延伸浇筑素混凝土垫层。（2）素混凝土垫层上方浇筑设置配筋垫层，绑扎地下室底板配筋垫层的一侧钢筋，并在配筋垫层中间配合设置相应的排污沟和伸缩缝，伸缩缝处防放置橡胶止水带，同时对排污沟和伸缩缝相应侧进行支模，浇筑混凝土到该侧配筋垫层。拆除排污沟、伸缩缝一侧模板，在橡胶止水带下部的伸缩缝内放置泡沫塑料板，然后以上述方法对配筋垫层的另一侧进行浇筑。（3）对后浇带进行清理，待工程主体结构施工完成、沉降稳定后，浇筑后浇带混凝土，最后进行后浇带封闭。

地下室底板后浇带施工要求：

（1）编制全面、细致的技术交底方案，将后浇带施工的每道工序、每个施工环节详细写进技术方案交底内容；认真组织好施工技术交底，让每个作业人员熟悉和掌握所从事工作的技术、质量要求，将技术熟练地应用到后浇带的施工中，并派专业人员进行现场检查、督促和指导，保证施工质量。

（2）后浇带在浇注混凝土前，必须将整个混凝土表面按照施工缝的要求进行处理，还要在后浇带施工缝处加强防护，最后设置栏杆维护，并在顶部用模板或铁皮做表面覆盖，用砂浆做出挡水带，以防止堆积垃圾及后续施工对后浇带接缝处产生污染。“对混凝土施工缝的处理，要将后浇带内的杂物、垃圾、积水清理干净，清除水泥薄膜、表面松动的砂石和软弱混凝土层”[][1]。

参考文献：

[1] 陈翌, 蔡耿. 地下室结构工程几个容易被忽视的质量问题[J]. 工程质量 , 2003,(12)

[2] 郑斌. 结构设计中若干问题的探讨[J]. 福建建筑 , 2004,(03)

[3] 曾昭敏, 匡桓仁. 人防地下室设计若干问题探讨[J]. 江西煤炭科技 , 2006,(02)