結(jié)構(gòu)地下室設計要點

1、結(jié)構(gòu)地下室設計要點(一 ). 地下室建筑材料要求：混凝土強度等級：高層 C30，多層 C25；混凝土強度等級越高，水泥用量大，易產(chǎn)生裂縫；當?shù)叵率矣蟹浪髸r，地下室外墻的抗?jié)B等級應由最大水頭與墻厚之比確定，但任何情況下都不應低于0.6MPa。(二 ). 保護層厚度及墊層：地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2008)對防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定，迎水面鋼筋保護層厚度50mm；但實際操作有困難之處。一方面外墻截面有效厚度損失較大，另一方面外墻一般較厚，且拆模早，養(yǎng)護困難。施工單位為了避免開裂，在50mm 厚保護層內(nèi)附加 8200 構(gòu)造筋，與外墻受力筋間距很小，垂直澆搗混凝土困難。按混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范

2、 50010-2010 ，外墻外側(cè)環(huán)境類別為“二 b”，內(nèi)側(cè)“二 a”，據(jù)此，外側(cè)保護層厚度 25mm ，內(nèi)側(cè) 20mm 。也是強制性條文。按混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范執(zhí)行。全國技術(shù)措施人防工程分冊里也明確指出，當有外包柔性防水層時，迎水面保護層厚度可以取30，與混凝土規(guī)范規(guī)定的值近似。只有當無外防水時，才規(guī)定要取50。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層，強度等級C15，厚度 100mm ，在軟弱土層中150mm 。工程實踐表明如果結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的常見原因。(三 ).墻厚：多高層250mm 。地下室側(cè)壁厚度取值主要取決于地下室深度。多高層250mm 。地下室側(cè)

3、壁厚度取值主要取決于地下室深度，同時也要考慮到承受水壓的最大水頭H 與相應壁厚t 的比值， H/t的比值一般宜控制在25 以內(nèi)以取得較好的防水效果。普通地下室的側(cè)壁厚度：一層地下室可取250 400mm ；二層可取400 500mm ；三層可取500 600mm 。(四 ). 力與配筋設計要點：1. 在實際工程中，地下室外墻的配筋主要由垂直于墻面的水平荷載（包括室外地面活荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力、地基土的側(cè)壓力、地下水壓力等）控制，近似按受彎構(gòu)件設計。地下室外墻在垂直于墻平面的地基土側(cè)壓力作用下， 通常不會發(fā)生整體側(cè)移，土壓力類似于靜止土壓力，工程上一般取靜止土壓力系數(shù)Ka 0.5來進行計算。當?shù)叵率?/p>

4、施工采用護坡樁時，靜止土壓力系數(shù)可以乘以折減系數(shù)0.66 而取0.33。2. 地下室外墻按支承條件可能是單向板，也可能是雙向板，在實際工程中要對這些板塊逐一進行計算是相當麻煩的，一般情況下也沒必要這么做。工程中常用做法是，視地下室樓板和基礎底板為地下室外墻的支點（地下室墻與底板為固接，與頂板為鉸接），沿豎向取1m 寬的外墻按單、雙或多跨板（視地下室層數(shù)而定）來計算地下室外墻的彎矩配筋；(五 ). 荷載：1.豎向荷載有上部及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重；水平荷載有室外地坪活荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載。2.室外地坪活荷載： 一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防車的室外地

5、面），活荷載可取5kN/m2 。有特殊較重荷載時，按實際情況確定。（京院技措）- Px=qx.Ka= qx/3, qx為地面活荷載，但工程上一般取靜止土壓力系數(shù)Ka 0.5來進行計算3. 水壓力：水位高度可按最近35 年的最高水位確定，不包括上層滯水。（京院技措）4. 土壓力： a. 當?shù)叵率也捎么箝_挖方式， 無護坡樁或連續(xù)墻支護時， 地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，土壓力系數(shù) K0，對一般固結(jié)土可取 K0=1-sin ( 為土的有效內(nèi)摩擦角 )，一般情況可取 0.5。（京院技措）當?shù)叵率沂┕げ捎米o坡樁或連續(xù)墻支護時，地下室外墻土壓力計算中可以考慮基坑支護與地下室外墻的共同作用，或按靜止

6、土壓力乘以折減系數(shù)0.66 近似計算，相當于主動土壓力。 （京院技措） -當無試驗條件時，對砂土可取0.340.45，對粘性土可取0.50.7。上海一般取0.5;地下水位以下土的容重，可近似取11kn/m2 。（京院技措）實際上，風荷載和地震區(qū)地面運動使土壓力超過靜態(tài)土壓力而有所增加，但其對外墻平面外產(chǎn)生的內(nèi)力較小，可以不予考慮。5.風荷載：地下室在底面以下，不受風荷載的影響；如果地下室層數(shù)不填0，表示有地下室，程序自動取地下室部分的基本風壓為0，并從上部結(jié)構(gòu)風荷載中自動扣除地下室部分的高度。6.地震作用： 地下室的地震作用主要被室外回填土吸收，只有少部分由地下室構(gòu)件承擔，因此“抗規(guī)”第條要求

7、的最小地震剪力調(diào)整，地下室部分可不考慮，即不考慮剪重比，不作為不合格的指標，但程序仍然給出調(diào)整，影響不大。結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應（周期、振型、位移、內(nèi)力）受地下室外的回填土約束程度的影響，但豎向位移不受側(cè)向約束的影響；約束越強，地下室地震作用考慮越少，約束非常大時，相當于不考慮地下室地震作用。柱的彎矩、剪力隨地下室樓層的變化，可以看到彎矩在地下室樓層中急劇減小。剪力在地下室1層有應力集中現(xiàn)象，導致地下室1 層的剪力反而有所增加。(六 ).外墻計算高度：有的工程基礎底板上有較厚的覆土，這時最下層外墻的計算高度應視該層地面做法而定。如為混凝土面層較厚的剛性地面，且在基坑肥槽回填之前完成地面做法，則

8、外墻計算高度可算至地下室地坪。而實際施工順序往往是出地面后肥槽立即回填，而地下室地面在完成機電管線布置后才施工，相隔很長時間。這種情況下，外墻計算高度就應算至底板上皮。為了減小外墻計算高度，可在外墻根部與基礎底板交接處覆土厚度范圍內(nèi)設八字角，并配構(gòu)造鋼筋，作為外墻根部的加腋，加腋坡度按1：2。這時外墻計算高度仍可算至地下室地坪。(七 ). 外墻計算模型：考慮到外墻與扶壁柱之間的變形協(xié)調(diào)，垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱之間)外墻板塊按雙向板計算配筋，其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋；豎向荷載 (軸力 )較小的外墻扶壁樁， 其內(nèi)外側(cè)主筋也

9、應予以適當加強。 外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當另配外側(cè)附加短水平負筋予以加強，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當加強。不應計算彎矩調(diào)幅（有的地方又說可以）；室外出入口與主體結(jié)構(gòu)相連處應設沉降縫；嚴格來講，外墻應按偏心受壓構(gòu)件計算配筋。但在實際工程設計中，考慮豎向荷載產(chǎn)生的截面應力很小，僅按墻板平面外受彎計算配筋。當豎向荷載很大時，也可分別按受彎和軸心受壓計算墻體配筋，然后將二者疊加。地面層開洞位置（如樓梯間、地下車道）地下室外墻頂部無樓板支撐，為懸臂構(gòu)件，計算模型的支座條件和配筋構(gòu)造均應與實際相符。PKPM 軟件地下室外墻按支撐在頂板和底板之間的單向板考慮，這種模型對于層高較小而柱距

10、較大的無窗洞地下室計算誤差不大。而對于柱距與層高接近的地下室，外墻按單向板考慮不合適，會導致外墻水平方向配筋偏小，而豎向配筋偏大；由于沒有考慮柱的側(cè)壓力，將使柱的計算不安全。特別是對于上部有較多窗洞的半地下室，按此模型考慮不符合實際。(八 ).地下水與抗?。?.增加地下室的層高來增加地下室的重量是解決地下室抗浮問題的一個直接有效的方法，但這種方法還應該結(jié)合地基土的承載力而定。增加基礎配重。此種方法大致有以下3 種情況：增加基礎底板的厚度、增加基礎頂面覆土厚度、基礎頂面采用容重大且價格低廉的填料。2. 設置抗浮樁，抗浮樁具有一定的安全儲備，實際上長期起著“抗壓樁”的作用。這種“反作用”將阻礙有抗

11、浮要求的地下室的合理沉降；如果地下水位長期處于一種較高的水平之上，設置抗浮樁也不乏是一種有效的方式。3.盡可能提高基坑坑底的設計標高，間接降低抗浮設防水位, 梁式筏基的基礎埋深要大于平板式筏基，從而相對提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基礎更有利于降低抗浮水位。樓蓋提倡使用寬扁梁或無梁樓蓋。一般寬扁梁的截面高度為跨度的1/22 1/16 ，寬扁梁的使用將有效地降低地下結(jié)構(gòu)的層高，從而相對降低了抗浮設防水位。4. 施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞；斜坡道應進行抗浮驗算，斜坡道與主體分縫處應作處理。(九 ).頂?shù)装搴椭旱叵率抑孛婷總?cè)縱向鋼筋面積，除應滿足計算要求外，不應少于地上一層對應柱每側(cè)縱

12、筋面積的1.1倍；位于地下室頂板的梁柱節(jié)點左右梁端截面實際受彎承載力之和不宜小于上下柱端實際受彎承載力之和。(十 ).地下室結(jié)構(gòu)超長：（超過了 4060m ，方法有 3）a設置伸縮后澆帶。地下結(jié)構(gòu)一般在結(jié)構(gòu)長度大于40 60m 時宜設置一道伸縮后澆帶，普通的伸縮后澆帶寬度約為 800 1000mm ，鋼筋貫通不切斷。對于平面尺寸特別長的地下結(jié)構(gòu)，應設置鋼筋斷開的伸縮后澆帶。b不設置伸縮后澆帶， 采取其它相應措施。 主要有：采用低強度等級混凝土； 混凝土中添加微膨脹劑；采用粉煤灰混凝土技術(shù)；適當加大分布鋼筋配筋量；施工縫處設置膨脹止水條；設置膨脹加強帶。c以上兩種方法結(jié)合使用。(十一 ).裂縫：

13、地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等約束，產(chǎn)生較大拉應力, 易產(chǎn)生裂縫，地下室外墻裂縫寬度控制在0.2mm 內(nèi)，其配筋量往往由裂縫寬度驗算控制。裂縫措施：1. 補償收縮混凝土，即在混凝土中滲入 UEA、HEA 等微膨脹劑。以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。2. 由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會與混凝土的早期收縮變形完全補償，為了實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工而設置的補償收縮混凝土帶，一般超過60m 設置膨脹加強帶。3. 后澆帶，在混凝土早期短時期釋放約束力。4. 提高鋼筋混凝土的抗拉能力，混凝土應考慮增加抗變形鋼筋，對于側(cè)壁，增加水

14、平溫度筋；側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力。(十二 ).嵌固部位：嵌固部位就是預期塑性鉸出現(xiàn)的部位；從理論上講，結(jié)構(gòu)下部的嵌固部位應能限制結(jié)構(gòu)上部構(gòu)件在水平方向的水平位移和轉(zhuǎn)角位移，并將上部結(jié)構(gòu)的剪力全部傳遞給下部構(gòu)件。對沒有地下室的建筑物，通常假定上部結(jié)構(gòu)嵌固在基礎之上，對帶地下室的建筑物，由于地下室周邊的擋土墻在平面內(nèi)有很大的剛度，墻外土體對地下室有很強的約束作用，高層建筑往往在地下室頂部發(fā)生剛度突變，在地震作用下很可能使塑性鉸由基礎頂面轉(zhuǎn)移到地下室頂部或地下室的某一樓層。(十三 ).固接，鉸接，錨固：地下室鉸接和錨固分析外墻根部節(jié)點：一般外墻厚

15、度遠小于基礎底板，底板計算時在外墻端常按鉸支座考慮，外墻計算時在底板端常按固端考慮，所以底板上下鋼筋伸至外墻外側(cè)即可，端頭不必設彎鉤。外墻外側(cè)豎向鋼筋在底板底部彎后直段長度滿足與底板下筋搭接要求，即可形成對外墻的嵌固。對于砌體磚墻，施工時通常是先砌墻后澆框架柱，一般可以人為是4 邊鉸接，如果地下室的上部有窗洞，可認為是3 邊鉸接，一邊自由；(十四 ).地下室頂板設轉(zhuǎn)換層：在結(jié)構(gòu)設計中，常有地下室設停車場，而必須在頂板上設轉(zhuǎn)換層；考慮到實際結(jié)構(gòu)為非理想固接，所以對剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)宜取頂板上二層及墻肢總高的1/10 的較大值，墻肢總高從地下室底板計算；若地下室四面有覆土，剪力墻底部加強部位宜從

16、覆土下面第二層樓板標高算起，覆土下面第二層以下剪力墻可按三級或四級構(gòu)造配筋。若地下室一面無覆土時，也可將嵌固端設置在頂板或其他層，但該層板需滿足構(gòu)造、剛度、抗震等級要求。對頂板上有大開洞時，由于規(guī)范對洞口大小無量的標準，考慮洞口對層剛度的削弱作用，故應根據(jù)計算決定開洞處是否滿足嵌固要求，并對設計做相應調(diào)整。(十五 ).人防地下室：1. 結(jié)構(gòu)材料在動荷載和靜荷載同時作用或動荷載單獨作用下，材料強度會提高，要乘以增大系數(shù)；2. 人防地下室外墻的最終配筋應取按人防計算的配筋和按正常使用計算的配筋兩者中的較大值3. 人防規(guī)范規(guī)定，當采用HRB335 級及以上的鋼筋時，對混凝土強度等級為C25C35 者

17、，受彎構(gòu)件的最小配筋率為0.25；混凝土強度等級為C40C55者，受彎構(gòu)件的最小配筋率為0.30；人防地下室外墻水平筋的配筋原則上與普通地下室相同；4. 水池之類的構(gòu)筑物應與結(jié)構(gòu)主體脫開，人防地下室頂板上設置消防水池，所以應設置雙層板。(十六 ).Pkpm 建模：在分析地下室對上部結(jié)構(gòu)的影響時，將上部結(jié)構(gòu)與地下室一起建模計算，而進行地下室設計時，外墻采用手算或其它軟件計算，地下室框架柱應考慮側(cè)壓力（程序沒考慮），可以按簡化方法計算出線荷載后作為柱間荷載施加到模型中。對于地下室結(jié)構(gòu)，satwe 考慮了墻的共同作用，柱縱筋的計算結(jié)果為零，建議底層框架柱采用PK 計算。(十七 ).回填土作用：Sat

18、we 軟件設有參數(shù) “回填土對地下室約束剛度比”，填 0，表示不考慮回填土的約束作用；一般填3，3 表示有 70%80%的嵌固；填 5 表示完全嵌固；填負數(shù) m，表示地下室下部的一般應計算 2 次，第一次用剪切剛度比算法或回填土的相對約束剛度比填m 層無水平位移；0，或?qū)⒌叵率覍訑?shù)填0，用地震力與相應層間位移比的計算方法，看地下室是否有層間剛度比大于2 的樓層；第二次，地下室樓層剛度比如有大于2 的，將回填土的約束剛度填為負數(shù)，如沒有剛度比大于2 的，回填土約束剛度比輸入16之間的正數(shù)。(十八 )無人防要求的地下室嵌固部位的設計步驟：第一步：方案設計將地下室欲設置為嵌固部位的樓層（通常為地下室

19、首層） ，按規(guī)范要求進行方案設計，并對相關(guān)構(gòu)件采取加強措施。第二步：計算層間側(cè)向剛度比，將上部結(jié)構(gòu)與地下室作為一個整體考慮，嵌固部位可預定在基礎底板處； 如采用 地震剪力 / 地震層間位移比 ，應將“地下室層數(shù)”設為 0，或“回填土對地下室約束剛度比”填 0，即計算層間剛度比時不考慮回填土的影響；如采用剪切剛度比的計算方法，可將以上兩個參數(shù)如實填入，進行第一次試算；如果地下室首層的側(cè)向剛度大于其上一層側(cè)向剛度的2 倍，可將地下室頂板作為嵌固部位，如沒有大于2 倍，可增加該層地下室的側(cè)向剛度重新驗算，或者將主體結(jié)構(gòu)的嵌固端下移到符合要求的部位。第三步：設定回填土約束剛度比，按工程實際情況設定地下

20、室層數(shù)，如地下室滿足嵌固條件，將“回填土對地下室約束剛度比”填寫負數(shù)，表示地下室下部有m 層無水平位移，按嵌固水平位移法進行后續(xù)計算。如地下室各層都不滿足嵌固條件，一般應將嵌固部位設定在基礎底板處，并根據(jù)回填土的約束情況輸入 15 之間的正數(shù)， 按彈簧剛度法進行后續(xù)計算； 如果周圍約束好的話， 一般可以嵌固在地下一層樓面處，而不再下延。(十九 )補充 1：1.地下一層的抗震等級與上部結(jié)構(gòu)相同，地下室一層以下樓層或地下室沒有上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震等級可以采用三級或更低；對超出上部主體部分地下室，可根據(jù)具體情況采用三級或四級。2.地下室頂板與室外地坪的高差宜?本層層高的1/3 ，假設地下一層層高3m

21、4.8m ，則高差應小于1m1.6m 。3.邊柱處應設鋼筋混凝土抗震墻，無抗震墻或約束不好時，邊梁應采取增加箍筋等抗扭措施。等于4.地下室頂板應采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，頂板不應有大洞口，板厚大于或等于C30，雙層雙向配筋，每層每個方向應大于或等于0.25%。180mm ，混凝土等級大于或0.25%*1000*180=450 2mm ? 12200=565 2 mm， 10150=524 2 mm .5.地下室柱截面每側(cè)縱向鋼筋面積i，除滿足計算要求外， 應?1.1 倍柱上；軟件沒有自動實現(xiàn)該項要求，可在施工圖設計時將鋼筋放大系數(shù)取為1.1 ，增加的縱向鋼筋不應向上延伸，可錨固在地下室頂板框架梁內(nèi)。6

22、.地下室頂板的框架梁應有足夠的抗彎剛度，地下室頂板的梁柱節(jié)點左右梁端截面實際受彎承載力之和應 ?上下柱端實際承載力之和。Satwe 軟件可以按此要求進行內(nèi)力設計調(diào)整。7.帶地下室的剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)的上限高度，程序自動扣除地下室的層數(shù)和高度；加強區(qū)下限高度通常從地下室一層算起，地下室一層以下可以不加強；satwe 軟件設有 “剪力墻加強區(qū)起算層號”?沒有地下室，填1，即剪力墻加強區(qū)從一層算起；有地下室，取地下室最高層號，假設地下室2 層，則填2，；底部框架 -抗震墻結(jié)構(gòu)和樓層較少的多層結(jié)構(gòu)，如果不需要設置剪力墻加強區(qū)，可以輸入一個較大的數(shù)值。(二十 )補充 2：地下室設計要點：1.剪切剛度比

23、的計算方法僅與建筑結(jié)構(gòu)本身的特性有關(guān)，與外界條件（回填土）的影響無關(guān)，因此推薦使用剪切剛度比算法； “地震剪力 / 地震層間位移” 與結(jié)構(gòu)本身及外界條件都有關(guān)系。2.如用“地震剪力/ 地震層間位移” ，地下室頂板的剛度比?2，則可以將地下室一層頂板設定為嵌固端，將“回填土對地下室約束剛度比”設定為2（假設有 2 層地下室），重新進行后續(xù)計算。3.用剪切剛度比計算時，地下室頂板的剛度比可能沒有2，比如比大于 2 的條件的；規(guī)范規(guī)定的2 不是 2.0, 1.89 四舍五入后入滿足2.1.89，其實也是滿足規(guī)范嵌固部位剛度朱丙寅的問答書中說過滿足 1.5 即可。4.對地上建筑物的一邊或二邊，三邊外墻

24、兼做擋土墻，結(jié)構(gòu)外荷載作用不對稱時，建議擋土墻采用專門的計算方法進行分析5.地下室連接為整體，上部為若干獨立結(jié)構(gòu)，嚴格講不是多塔結(jié)構(gòu)，不必執(zhí)行高規(guī)10.6 節(jié)規(guī)定：6.如果地下室只單邊有回填土，則該層不作為地下室，即不考慮土的側(cè)向約束作用，但擋土墻應采用專門的軟件進行分析。7. 地下室頂板室內(nèi)外板面標高變化超過梁高范圍時則形成錯層，未采取措施不應作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，規(guī)范明確規(guī)定作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位；結(jié)構(gòu)計算應往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區(qū)層數(shù)應從地面往上算，并應包括地下層。8.

25、在實際工程設計中，風荷載和地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力一般不起控制作用，墻體的平面外配筋主要由垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩控制，可以考慮豎向荷載產(chǎn)生的軸力與垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩組合的壓彎作用，在有些設計中也可僅按墻板彎曲計算墻的平面外配筋。軟件是按前一種方式進行地下室外墻平面外配筋計算的。9.當?shù)叵率殷w量、面積很大時，與上部結(jié)構(gòu)所占面積差異太大，如超大地下室、底盤等，此時可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的底面積取外伸23 跨作為地下室，并與上部結(jié)構(gòu)共同分析。且當?shù)叵率液艽髸r，土根本約束不住地下室；有時，地下室的體量、剛度本身就已經(jīng)很大了，再把其放大3 倍作為土的側(cè)向約束， 則土的約束估計就偏大很多了，建議應根據(jù)工程的實際情況取值。取值范圍宜在01 之間。古希臘哲學大師亞里士多德說：人有兩種，一種即“吃飯是為了活著”,一種是 “活著是為了吃飯”一.個人之所以偉大，首先是因為他有超于常人的心?！爸井敶娓哌h”,風“物長宜放眼量”,這些古語皆鼓舞人們要樹立雄無數(shù)個自己，萬千種模樣，萬千愫情懷。有的和你