-地下室結構設計要點,重點,漏點

地下室結構設計要點，重點，漏點地下室如果設計不當，對整體抗震性能會產生較大影響，一般對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度，才能不計其層數，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結構的墻柱要協(xié)調統(tǒng)一。地下室頂板室內外板面標高變化處，當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構的嵌固部位，規(guī)范明確規(guī)定作為上部結構嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結構，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結構嵌固部位。結構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)層數應從地面往上算，并應包括地下層。

存在的常見問題如：半地下室埋深不夠，房屋層數包括半地下室層已達8層，層數和總高度超過要求，違反GB50011-2001第-1.55m100mm0.2mm60m設置膨脹加強帶。③后澆帶，作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛任用。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，對于側壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用。側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。

7.保護層和墊層厚度

《地下工程防水技術規(guī)范》(GB50108-2001)對防水混凝土結構規(guī)定：結構厚度不應小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。防水混凝土結構底板混凝土墊層，強度等級不應小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應小于150mm。工程實踐表明如果結構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，因此規(guī)范修訂以后對限值作了相應的提高，應引起注意。

二，地下室外墻設計[轉]

為了滿足抗?jié)B要求，地下室外墻（以下簡稱外墻）的厚度一般不應小于250mm50mm。”為強制性條文。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厚保護層內附加Φ8@200構造筋，與外墻受力筋間距很小，垂直澆搗混凝土困難。按〈混凝土結構設計規(guī)范〉50010-2002，外墻外側環(huán)境類別為“二b”，內側“二a”，據此，外側保護層厚度25mm，內側20mm。也是強制性條文。按〈混凝土結構設計規(guī)范〉執(zhí)行。

a)水平筋：外墻按連續(xù)梁計算時，水平筋為構造。但當外墻較長時，考慮到混凝土硬化過程及溫度影響產生收縮裂縫的現(xiàn)象極為普遍，水平筋配筋率宜適當加大，宜采用變形鋼筋，直徑宜小間距宜密，最大間距不宜大于200mm40mm，底板與土接觸處鋼筋保護層厚35mm25mm55m,合理設置伸縮縫對大體型結構防止溫度裂縫是非常有效的。

3）后澆帶

它是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫，是一種特殊的施工縫。設計后澆帶的目的是取代結構中永久性的伸縮縫。要求在澆搗后澆帶之前，結構混凝土至少30％的收縮已完成。

4）選用相應的水泥

混凝土內部實際最高溫升,主要處決于水泥用量及水泥的品種。應優(yōu)先選用水化熱較低的水泥品種，如礦渣硅酸鹽水泥。在符合設計的情況下，充分利用混凝土的后期強度，減少水泥的用量。地下室外墻施工時，考慮到礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥收縮量大25％，因此墻板采用普通硅酸鹽水泥為好。

5）骨料

目前泵送混凝土的碎石規(guī)格一般為5～25mm。根據試驗，采用5～40mm石子比采用5～25mm石子，每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥用量減少20kg30kg，減少水用量20～25kg，從而降低混凝土水化熱和溫差引起的收縮。泵送砼時，砂率應控制在38％～45％。

7）使用粉煤灰等礦物質外摻料

由于粉煤灰顆粒呈球狀，為中空結構，主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO，因此在混凝土中摻入粉煤灰對改善混凝土的和易性，替代水泥用量降低水化熱，減少收縮，提高抗裂性有著良好的效果。但應注意摻入粉煤灰后混凝土的早期強度較低，摻量應根據水泥的品種、不同的工程對象、施工工藝，通過試驗確定。

8）外加劑

為達到抗裂、防水的目的，在配制砼時，一般需要摻入減水劑、緩凝劑、微膨脹劑等。外加劑的質量對混凝土的影響非常大，有些微膨脹劑與其他外加劑一起使用可能產生副作用，因此在使用前應經試驗確定。目前工程中應用的微膨劑品種較多，質量參差不齊，我們通過試驗、比較，常用的微膨脹劑中UEA－H效果較好，水中養(yǎng)護14d、空氣中養(yǎng)護28d的限制膨脹率分別為0.045％和0.011％，符合建材行業(yè)標準(JC478－92)水中14d>0.04％和空氣中28d<－0.02％要求,轉入空氣中的回落差，60dUEA－H為0.018％。

9）控制混凝土澆筑溫度

根據規(guī)范規(guī)定，對大體積混凝土的澆筑應合理分段分層進行，使混凝土溫度均勻上升，澆前應在室外氣溫較低時進行，混凝土澆筑溫度不宜超過28℃。夏季施工時，如果混凝土的入模溫度過高，可用冷水作為攪拌用水，也可將粗骨料遮蓋，防止日曬以降低溫度。

混凝土澆筑以后，混凝土因水泥水化熱升溫而達到的最高溫度主要是混凝土入模溫度與水化熱引起的。規(guī)范規(guī)定：溫度控制在設計要求的范圍內，當設計無具體要求時，溫度升幅不宜超過25℃。建議限制ΔT30℃，根據我們的體會ΔT28℃不會產生表面裂縫。對于澆筑厚度在1.0～2.5m的底板，實際最高溫度一般發(fā)生在砼成型后的第3天。

10）注意混凝土施工的操作程序

除在施工中應切實按照《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》執(zhí)行外，還應做好：a）、控制好坍落度，混凝土為便于泵送，一般要求有較大的坍落度，一般攪拌站是通過外摻高效減水劑來解決。施工單位在定貨時應在合同中提出所需砼的坍落度值。坍落度一般控制在120±20mm為宜。b)、泌水，商品混凝土在澆振過程中會發(fā)生大量的泌水，當混凝土大坡面的坡腳接近盡端模板時，可改變混凝土澆搗方向，即從盡端往回，與原料坡相交成一個集水坑，用軟軸泵及時排除。c)商品混凝土的表面水泥漿較厚，在澆搗后要進行處理，一般先初步按設計標高用長刮尺刮平，然后在初凝前用滾筒碾壓數便，再進行二次抹面，提高砼表層密度，消除收縮裂縫。

11）加強混凝土的養(yǎng)護

塑料薄膜覆蓋或澆水草袋覆蓋養(yǎng)護是高層建筑地下室底板防止產生裂縫的一重要環(huán)節(jié)，目的是控制溫差，防止產生表面裂縫，可充分發(fā)揮混凝土早期強度，使溫度產生的應力σmax<抗拉強度Rf，防止產生貫穿裂縫。另一方面，潮濕的環(huán)境可防止混凝土表面因脫水而產生的干縮裂縫，澆水養(yǎng)護不少于14d。

12）做好測溫工作

底板混凝土測溫工作是為了掌握大體積混凝土水化熱的大小。通過調節(jié)措施來控制混凝土中心最高溫度和表面溫度之差不超過會產生裂縫的臨界溫度。

總之,地下室混凝土裂縫控制是一個綜合性的課題，要通過設計、施工、材料優(yōu)選等環(huán)節(jié)進行全面控制，才能減少裂縫的產生。采用了上述方法，經過了試驗和工程實踐，對底板大體積混凝土裂縫控制是行之有效的，但對墻面混凝土的開裂現(xiàn)象，還有待我們去繼續(xù)研究。

四，高層建筑結構嵌固端的選取及相關技術問題[轉]

1.引言

高層建筑在進行結構分析計算之前必須首先確定結構嵌固端的所在位置，而嵌固端的選取卻面臨著各種不同情況，如不設地下室但基礎埋深較大；設有地下室但其層數或多或少，且基礎形式不同等。根據以上情況正確選取其結構嵌固端，是高層建筑結構計算模式中的一個重要假定，它不僅關系到結構中某些構件內力分配的準確性，而且還影響結構產生側移的真實性，以及結構局部的經濟性，因此有必要對結構嵌固端的選取作進一步探討，并由此引伸出若干相關的技術問題。

2.結構嵌固端的條件

高層建筑的結構嵌固端通常是選擇在地面標高處，但地面標高處要真正成為結構嵌固端是有條件的，而且在輸入首層計算高度時還有許多講究。

2．1設有地下室時的條件(1)地下室頂板標高與室外地坪的高差不能太大，極端的情況如半地下室則首層樓面一般不能成為結構嵌固端，除非其高差僅為1—3級臺階高度時才可能考慮；(2)地下室頂板結構應為梁板體系(即不可設計成元梁樓蓋)，且該層樓面不得留有大孔洞，樓面框架梁的抗彎剛度要足夠大，樓板也要有相當厚度；(3)地下室側壁要有良好的側限，即必須與“地球”有良好的接壤，上述半地下室頂板不能成為結構嵌固端的原因就是不滿足此條件。對于上述條件中對首層樓面框架梁的要求，假設滿足《抗震規(guī)范》第6．1．14條“位于地下室的梁柱節(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”的要求，對于高層建筑來說，由于首層處的柱截面往往遠大于框架梁截面，故即使有意增大框架梁截面并增加抗彎鋼筋用量，上述要求仍很難滿足。就此要求而言，則只有多層或小高層建筑才有可能以首層頂板作為結構的嵌固端，而真正意義的高層建筑則完全排除了這種可能性。

2．2不設地下室時的條件高層建筑不設地下室通常是針對層數有限的小高層，或其基礎持力層較淺的情況，但從抗震角度考慮是不宜提倡的。

(1)不管是采用天然地基基礎或樁基礎，都是以基礎(承臺)面作為結構嵌固端，且必須在該標高處的縱橫方向設置剛度較大的基礎梁加以連結，故首層層高應從基礎面算起；

(2)若基礎(承臺)面標高與首層標高有一定距離而不設基礎梁連結或其剛度過小，則地面標高處應設有剛性地面來作為結構嵌固端，首層層高可從地面層算起。若不設剛性地面，則上部結構無從形成嵌固端，也即結構計算簡圖不成立，設計上顯然是不允許的。以上列舉的條件無非是說明要成為上部結構的嵌固端，其下部結構必須具有足夠的剛度以保證柱根之間不產生相對位移，且能承受或平衡柱根彎矩。規(guī)范中規(guī)定“當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的二倍”正是基于這一考慮。

3.與嵌固端相關的技術問題

結構嵌固端的形成或者說上部結構對嵌固端的要求，在工程設計中還可引伸出若干相關的技術問題及其正確的設計方法，以下將分別探討。

(1)單層地下室當高層建筑僅設單層地下室且底板采用天然地基筏板基礎或樁一筏基礎時，通常選擇基礎底板而非首層作為結構嵌固端，這有利于充分利用其基礎的“無限”剛度，為首層樓面的靈活結構選型創(chuàng)造條件，即使是首層樓面留有大孔洞，或選用無梁樓蓋結構，都不影響結構計算的準確性。此外，規(guī)范規(guī)定地下室負一層的抗震等級與上部結構必須一致，以基礎底板作為嵌固端不會造成地下室結構造價的提高，反而可能取得較好的經濟效益。即使單層地下室底板是以樁為基礎的普通梁板結構，一般情況下仍然取底板處為結構嵌固端，唯一例外的是地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時，其頂板通常具有作為結構嵌固端的剛度，因此可取其作為上部結構的嵌固端。

(2)投影面積比例高層塔樓在地下室頂板上的投影面積比例大小對首層作為嵌固端的結構有著不同的影響。當該比例*1時，若首層樓面符合作為嵌固端的其它條件，則該首層作為結構嵌固端就毫無疑問了，但當上述投影面積比例＜＜1時，說明地下室側限遠離塔樓，塔樓發(fā)生的側向位移將波及首層樓面并使其發(fā)生變形，即使變形量很小，但嚴格說來首層作為嵌固端的剛度必然小于前一種情況，且變形又增大了上部結構側移的計算值，同時首層骨架構件也會由于自身的變形而產生附加內力。作為有經驗的結構工程師，在實際設計中都會根據工程實際情況予以鑒別并作出相應的結構處理。

(3)大底盤多塔樓大底盤多塔樓大多為商住樓，而且由于商用及居住性質不同，對柱網的要求也不同，故通常需設置結構轉換層。當大底盤的商用部分層數不多(如僅1—2層)，且結構轉換層設于大底盤的屋頂標高處時，塔樓的嵌固端就可考慮取在大底盤的屋頂處，至少在塔樓初算時可以如此假定，如圖3所示。這一考慮基于以下兩點：①既然屬大底盤，其樓層面積肯定大于塔樓的投影面積，加上大底盤屋頂設置轉換層，故大底盤的樓層平面剛度遠大于塔樓的樓層剛度；②轉換層之上通常為剪力墻、部分短肢剪力墻或異形柱一短肢剪力墻結構，為使轉換層上下部的側向剛度相近，大底盤部分肯定要將原位剪力墻增厚或增加新的剪力墻，從而使塔樓下的大底盤部分具有足夠的側向剛度。目前高層建筑結構計算軟件的功能已較為完善，因此大底盤多塔樓建筑均以整體結構進行計算，其嵌固端也不像結構初算階段選擇在大底盤屋頂標高處。

(4)高層建筑的基礎埋深在研究探討高層建筑的結構嵌固端時，必然牽涉到其基礎埋深問題，高層建筑基礎要具有一定的埋置深度，首先是為了保證結構的整體穩(wěn)定(包括抗滑)，其次有利于減弱地震反應。規(guī)范對高層建筑的基礎埋深有一量化規(guī)定，即“天然地基或復合地基基礎，可取階15，樁基礎可取階18”，但這一規(guī)定僅與建筑物的總高月有關，而與其它因素無關。但我們在認真思考后發(fā)現(xiàn)基礎埋深除了與建筑物總高月有關外，還應與控制高層建筑體型重要指標的高寬比風心有關。如兩棟建筑物的高度量相同，但其高寬比階B分別為5，0和2，5，顯然風／B值較小者整體穩(wěn)定性更高，若采用相同的基礎形式，則階B值較大者其基礎埋深應更大。換言之，基礎埋深對月／B較大者應偏于嚴格，而對月／B較小者則可略為放松，不宜作相同處理甚至反其道而行之，否則就違背了基礎需一定埋深的原則。除了高寬比風／6外，基礎埋深還應與高層建筑的裙房底座寬度、地下室底盤寬度等因素有關，對地下室面積僅為塔樓投影面積者應偏于嚴格，相反對沒有裙房或地下室面積大于塔樓投影面積者則可略為放松。

(5)首層樓面的活載作為結構嵌固端的首層樓面(地下室頂板)，其正常使用時的活載一般不太大，即使作為商業(yè)用途，其活載也僅為3．5kN／m2，但設計中要考慮施工過程中可能產生的施工荷載，對于首層梁板構件取活載8．0—10．0kN／m2則往往是必要的。當高層建筑主體結構建至2層樓面時，首層地面自然而然就成為理想的施工場所，或用于堆放材料(袋裝水泥、砌塊、搭架鋼腳手架等)，或用于鋼筋加工，甚至作為載重汽車的行駛停放場等，即使是臨時荷載，其樓面活載也就有必要取較高值(該活載值僅作用于該層梁板，并不需傳給豎向構件的墻柱)。此外，該層樓板配置通長面筋，不僅是出于增大剛度的考慮，而且是抵抗混凝土收縮和溫度應力的需要，特別是由于開發(fā)商的原因可能導致地下室頂板完成后要裸露一段時間(從幾個月到幾年不等)，為了防止或減少由于暴曬或暴露時間過長而產生的裂縫，配置足夠的樓板面筋尤為必要。首層樓面考慮較大的施工荷載，其梁板截面就需較大，有利于滿足首層樓面作為結構嵌固端剛度要較大的要求。

4.結束語

在高層建筑結構設計中，無論選擇哪個部位作為結構嵌固端，都可以通過結構計算程序獲得準確的計算結果，但我們期望的是計算結果較真實地反映結構的實際情況。為了達到這一目的，結構計算時輸入正確的參數和數據固然相當重要，但結構嵌固端的確定對結構計算結果的影響也相當大，因此重視結構嵌固端的確定并非微不足道，且在嵌固端確定后設計中如何保證其成為真正的嵌固端，還有許多細節(jié)有待研究和完善，這是結構設計人員不能忽視的重要環(huán)節(jié)。

五，地下室混凝土的澆注問題[轉]

墻板混凝土澆注一般采用趕漿法，混凝土的流向是不可控制的，可能在這里施工時，混凝土已經流到十幾米之遠，特別是頂板和墻板同時澆注，此現(xiàn)象更為嚴重，等澆注到那兒，可能已經初凝已過；

還有頂板和墻板一起澆注，必須先澆注墻板，等墻板混凝土全部完成后，再進行頂板澆注，應該沒有多大的問題！

澆筑混凝土應合理安排施工計劃及工序，合理留置施工縫，澆搗混凝土應連續(xù)進行，當必須間隙時應縮短時間，并應在前層混凝土凝結前將上層混凝土澆搗完畢?；炷吝\輸、澆筑和間歇允許時間如下：

混凝土強度等級＜C30時，若氣溫不高于25度，間歇時間不超過210min，氣溫高于25度時不超過180min；混凝土強度等級高于C30時，若氣溫不高于25度，間歇時間不超過180min，氣溫高于25度時，間歇時間不超過150min。

另外，混凝土一次下料不能過厚、不均勻、不對稱?；炷料铝喜痪鶆?、不對稱，影響混凝土的振搗順序，尤其是混凝土墻板的門洞口處，如果下料不對稱，混凝土的側壓力不均勻，容易將內模擠壓偏位，同時混凝土一次下料過多，澆筑層過厚，振搗作用長度、半徑不夠，混凝土容易漏振、不密實，產生蜂窩、孔洞。

地下室底板大體積混凝土裂縫產生的主要原因是溫度和干縮變形，其次是砼的水灰比等，其預防措施如下：

1、嚴格控制水化熱。在滿足設計強度要求和征得設計同意的前提下，混凝土配合比設計可考慮采用60天強度，以減少水泥用量，同時，應選擇低熱水泥，減少水泥水化熱。

2、通過“雙摻”技術（摻加緩凝高效減水劑及粉煤灰），以減少水泥用量，并改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。

3、澆筑順序采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法，一次整體連續(xù)澆筑結束。

4、大體積混凝土澆搗完畢后，初凝前用長刮尺刮平，經6小時先用鐵滾筒滾壓數遍，再用木抹子在混凝土表面拍實并搓毛兩遍以上，以閉合收水裂縫，防止產生表面收縮裂縫，約12~14小時后，覆蓋塑料薄膜和草包進行保溫保濕養(yǎng)護。并按規(guī)定時間測量混凝土各部位的溫度，確?；炷羶韧鉁囟炔畈怀^25℃。

六，地下室基坑圍護施工實例[轉]

1工程概況

上海鐵路西站乘務員公寓，位于車站西站臺南側，地下1層，地上7層，框架結構，二層東南角有連廊與三層辦公樓相接，建筑面積5247m２。公寓樓地下室基坑平面尺寸33.10m×21.70m?；娱_挖深度：平板底為－4.15m，反梁底為－5.00m。場地地面標高±0.000m。

樓的周圍環(huán)境是，西面有一道磚圍墻，距基坑邊3m，東面多層住宅外墻距基坑邊4m，北面相距2.30m就是火車站西站臺，且站臺高出基坑邊地面1.10m，南面場地寬闊(圖1)。施工期間，必須保證臨近建筑物的安全，特別要保證北面鐵路站臺的安全、不影響鐵路的正常運行。

場地地質狀況，自上而下土層分布：①雜填土厚1.30m；②粉質粘土厚2.50m；③砂質粉土厚2.70m；④淤泥質粉質粘土厚1.50m；⑤淤泥質粘土厚7.00m。地下水位在地面以下0.50m。北面站臺邊3.50m左右寬的東西向地帶，地下3m深處有塊石等地下障礙物，東北角區(qū)域有一暗浜，浜底深3.40m。

2基坑圍護方案

(1)基坑圍護的必要性。基礎位于③砂質粉土之上，地下水豐富，基土滲透系數大，按基坑挖掘深度及周邊環(huán)境，不具備大開挖(結合井點降水)條件，必須采取相應的基坑圍護措施。

(2)圍護方案選擇。①鋼板樁：打入時會發(fā)生震動，拔出過程中周邊地面會發(fā)生開裂，本工程緊靠鐵路站臺，環(huán)境險要，不能采用鋼板樁圍護方案。②鉆孔灌注樁擋土加外側深層水泥攪拌樁防水：因造價高，建設單位不同意采用。③深層水泥攪拌樁墻：在基坑開挖深度達4.15～5.00m的情況下，按重力壩的設計及構造要求，基坑西、北兩側場地寬度不夠，不能完全采用常規(guī)的深層水泥攪拌樁墻方案。④深層水泥攪拌樁高低截面圍護結構方案：在基坑邊場地寬度不夠的情況下，設想采用高低樁截面的深層水泥攪拌樁墻，高樁即為基坑外側的擋土墻，低樁位于坑內基底以下，是近似于坑底加固的攪拌樁，施工時將高樁和低樁兩者交接在一起，形成整體的高低截面擋土墻，能解決場地寬度不夠的問題，征得設計方同意后采用此方案(圖2)。

3深層水泥攪拌樁高低截面圍護結構設計

(1)樁墻截面尺寸：盡量利用場地有限的寬度，同時考慮鉆機施工的可能性，確定高樁樁墻的寬度，西面定為2.20m，北面站臺邊定為2.00m，東面定為2.70m，南西場地寬闊，按常規(guī)樁墻寬定為2.70m。西、北兩面已定高樁的寬度肯定不能滿足安全要求，東面因地下有暗浜，經計算2.70m的寬度也不能滿足安全要求，必須加設低樁。低樁長度即為高樁在坑底以下的入土深度，一般為基坑深度的0.8～1.2倍，本工程取5.00m；低樁樁墻寬度應滿足高低樁墻整體的抗傾覆、抗滑移及整體穩(wěn)定性要求，計算中將樁墻向坑內轉動的原點定為低樁底部的內角點(圖2中的A點)。經計算，北面低樁寬度為2.50m，西面低樁寬度為1.50m，東西低樁寬度為1.00m。

(2)加強高樁懸臂部分的抗彎、抗剪能力：高樁與低樁的截面分界處，因樁墻截面削弱，特別是站臺方向，采用插毛竹予以加強。在北面及東、西兩轉角處5m范圍內，在里外排樁中每隔1m插1根5m長的毛竹，以增強高樁的抗彎、抗剪能力。

(3)攪拌樁布置：東、西、南三面攪拌樁采用格柵式布置，北面回填土中難以格柵成樁而采用滿布。

(4)攪拌樁采用＃425普通水泥，摻量13%。攪拌樁施工順序應從低樁到高樁，若反向施工，在低樁施工時，因低樁在坑底以上段不噴漿，攪拌樁相互交接會削弱