摘要：建筑行业的发展，为人们带来了生活上的便利。目前，高层建筑越来越多，城市建设中出现了大量的地下室及地下车库，由于地下室位置重要，工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，所以如何设计好地下室结构以及其建设问题成为了焦点。本文探讨了地下室结构设计中的常见问题及处理措施。
关键词：地下室 结构设计 常见问题 措施
前言
随着城市化进程的不断发展，城市用地的日益紧张，高层建筑已成大势所趋。为满足高层的嵌固要求，往往都设计有地下室，甚至是人防地下室，平时可提供停车位，战时则是人员隐蔽场所。
一、地下室结构设计工程的概述
地下室工程涉及的专业极为复杂，地下室结构设计需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过规范规定的长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。也可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式。若地下室过长，依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面。
二、结构设计的抗浮问题
对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题，针对此种情况，结合工程设计经验，总结出以下一些措施来解决该问题。
1、降低抗浮设防水位的措施。提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施有以下几种：
（1）采用平板式筏板基础。一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当， 但后者的基础高度一般要比前者高。
（2）楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。
2、增加地下室的重量。增加地下室本身的重量有以下几方面的优点：①增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，此方法还应结合地基土的承载力而定；②对主体结构的地基承载力进行深度修正时，增加地下室的重量可以提高主体结构的有效埋置深度， 从而提高了主体结构修正后的地基承载力特征值。如果设计中决定采取增加地下室重量的方法来解决抗浮问题的话，笔者认为可采用以下两种方法：
（1）增加基础配重。此方法大致有以下几种情况：①增加基础底板的厚度；②增加基础顶面覆土厚度；③基础顶面采用重度大且价格低廉的填料。这3 种方法的共同特点是：在增加基础配重用以解决抗浮问题的同时又不可避免的增加了基础的埋置深度，从而相对地提高了地下室抗浮设防水位的高度，因此它不是一种效率最高的方法。
（2）增加地下室顶板的厚度。这种方法的优点是：在不增加基坑坑底标高的前提下，增加了地下室的重量，而且使用厚板后，地下室顶板的大板块之间可以不再设置次梁，既有利于其他专业的使用，又简化了施工工序；但此种方法的缺点是会略增加地下室顶板框架梁的负荷，而且由于板厚有限。
3、设置抗浮桩的作用。这是一种解决抗浮问题行之有效的方法， 其实质也是增加地下室的重量，并利用桩侧与地基土之间的摩阻力来抗拔。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性，且不说设置抗浮桩的造价如何，单从结构受力方面讲，“抗浮桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降， 而这种变化将会使不设沉降缝的大底盘地下室在上部塔楼和裙房水平区域之间产生较大的不均匀沉降差， 由于上部塔楼比裙房的重量大，所以上部塔楼的地下室通常不会存在上浮的问题，我们可以先考虑和估算设抗浮桩的裙房地下室的沉降值，然后估算不设桩的塔楼的沉降值，以两者之差作为调整塔楼与裙房地下室之间沉降差异的依据，在塔楼地下室底部布置合理的抗沉桩，从而减少塔楼与裙房地下室之间的不均匀沉降差。如果地下水位在桩长范围内变化很大，在布桩时还需考虑桩侧负摩阻力的影响。因此，抗浮桩在使用时需要仔细考虑。
三、地下室结构的不均匀沉降问题
解决不均匀沉降问题有下列几种方法：
1、 采用复合处理地基， 比较常用的方法是在主体结构部分采用CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基，在裙房及纯地下室部分采用天然地基；CFG桩技术成熟、经济合理，根据地基处理程度的不同，分为CFG桩地基处理+设置沉降后浇带和CFG桩地基处理+不设置沉降后浇带两种不同的情况。
2、主体结构采用桩基础。这样即能保证主体结构具有较小的最终沉降量， 也不存在地基的承载能力问题， 而且可以避免设置沉降后浇带后所带来的一些问题。但此种方法造价较高， 一般适用于超高层建筑或地基条件较差的情况。
四、地下室结构设计工程裂缝的控制问题
地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，规范要求，地下室外墙裂缝宽度应该控制在0.2 mm 之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。而实际工程中，很多地下室外墙的计算都漏掉抗裂性能的验算，地下室外墙与底板连接构造不合理，建筑物超长未设缝或后浇带，后浇带的位置设置不当， 室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等，导致违反设计规范，产生渗漏现象。地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施为：
1、补偿收缩混凝土，混凝土中掺入UEA，HEA 等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。
2、后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，对防止较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
3、提高钢筋混凝土的抗拉能力， 混凝土应考虑增加抗变形钢筋， 对于侧壁， 增加水平温度筋。侧壁受底板和顶板的约束， 混凝土胀缩不一致， 可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。该工程在地下车库和主体结构之间设置了沉降后浇带， 由于地下室超长， 因此也设置了温度后浇带。在进行地下室外墙计算时， 裂缝小于0.2mm。在汽车坡道和主体结构之间设置了30mm 的沉降缝， 并在沉降缝处设置了防水橡胶带。
结束语
地下室设计是一个复杂的系统工程，不单各专业之间需要相互配合，单就结构专业需要考虑的问题就很多，在此限于篇幅不再意义赘述。但是万变不离其宗，只要多学习、多思考、多实践、多探讨，设计出一个令建设单位和业主满意的地下室也并不是一件难事。
参考文献
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