韦佳慧
广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010
摘要：众所周知，地下室结构质量会直接影响地上工程的牢固度和稳定性，地下室结构设计同时也能对施工起到指导作用，设计质量关乎整体施工效果。因此，设计人员要重点关注地下室结构设计，提高设计水平，完善地下室结构设计，发挥成本管控作用。
关键词：地下室；抗浮设计；方法分析
引言
随着城市用地越来越紧张，现代建筑对地下空间的需求也越来越大。地下室的安全性不容忽视。近期因地下室抗浮设计不当或施工不到位引发事故时有发生。最近南昌某房地产商开发楼盘因连日暴雨而使周边地下水位上涨，地下室因抗浮处理不当引起地下室柱大面积破坏，损失严重，在社会上造成很大影响。结构设计人员应重视地下室抗浮安全性。
1概述
近年来，我国新建的住宅小区多为多层或高层建筑群，主楼周围的下部，配有大面积地下室汽车库。这些建筑群的地下室埋深较深，自重较轻且长期处在抗浮设计水位以下，致使这种大底盘式地下室结构抗浮稳定性问题突出。地下室结构抗浮设计是地下室设计的一个重要方面，关系整个结构的安全性和经济性；通过抗浮设计，还能降低或减少建筑在正常使用情况下受地下水和地表水的影响。
2地下室抗浮设计方法分析
2.1抗浮设计方法
抗浮方法主要有降水井抽水、加载配重、设置锚固结构等三大类，其中抽水降水的可靠性很难保证，若遇暴雨时有抽水能力不足、抽水不及时、抽出的水无处排放、需工作人员蹲守等问题，一般只作为遇到暴雨时的应急措施，不会直接用于永久抗浮；压载配重抗浮方法，是利用增加覆土厚度或增加上部结构自重来平衡水浮力；锚固结构抗浮则利用锚固体与岩土层的摩擦力抗浮，已普遍用于工程实践中。按不抗浮设计时的结构布置加入水头进行抗浮稳定性验算，计算结果显示，结构不满足抗浮稳定性要求，且底板顶部负弯矩较大，经研究本工程采用压载配重结合设置锚杆2种方法进行抗浮。
2.2外墙结构设计
本工程的地下室结构设计中绘制地下室外墙计算简图，通常在计算过程按照上端铰支、下端嵌固的方式展开。设计地下室外墙顶部配筋时应考虑地下室顶板配筋，如果地下室的顶板接近墙身厚度，可使用两端嵌固方式计算。地下室外墙与建筑其他部位的外墙相比，存在一定特殊性，其承受的荷载包括各种形式的荷载力和源于各方向的荷载力。地下室外墙等级要与扶壁柱的混凝土强度等级相同，不包括塔楼柱兼作扶壁柱。纵筋之间要相互匹配。为避免产生竖向裂缝或最大程度地减少竖向裂缝，水平构造筋单边配筋率应超过0.2%，水平筋之间的距离要控制在150mm以内。地下室采用的防水混凝土需具备一定的抗渗等级，按照《地下工程防水技术规范》选择防水混凝土。在实际的建筑工程地下室施工中，要采用科学的方法分析外墙受力情况，优化分析过程，简化处理，提高外墙的设计质量。在设计地下室外墙时，需严格按照准则进行设计，地下室的外墙接触土壤，需设计保护层，要求混凝土保护层的厚度超过40mm；地下室外墙的外侧配置水平钢筋，内侧配置竖向钢筋。在实际设计过程中，还需重点考虑资金投入情况，确保地下室外墙的承载能力符合要求，混凝土的强度符合要求，在保证外墙质量的基础上控制好成本。此外，混凝土强度不是越高越好，如果过高，收缩力就会非常大，导致地下室出现混凝土裂缝问题。所以，在进行外墙设计过程中，需要设置好一定数量的后浇带，保证地下室结构不会存在质量问题。
2.3抗拔桩、抗拔锚杆法
抗拔桩基础设计首先在不考虑水浮力作用时，抗拔桩应能满足竖向承载力要求，在满足竖向承载力要求前提下地下计算抗浮承载力。在充分利用结构自重及柱下桩基础抗拔承载力前提下，经过比较分析，于板内设置纯抗拔桩，既能满足抗拔要求还能减少板跨，大幅降低底板配筋，降低造价。当结构在不抗浮的情况下采用浅基础就能满足地下室及上部结构荷载要求的情况下，采用抗拔桩时，因桩受压作用不大，经济性较差。此时在地质条件允许的情况下，可使用抗拔锚杆法。
抗拔锚杆应有可靠的锚固土层，锚固段不应设置在未经处理的有机质土层、液限大于50%的土层或相对密实度小于0.3的土层中。锚杆可根据锚固段土质、锚杆承载力、长度选择不同的锚杆类型。抗拔锚杆可选用全长粘结拉力型锚杆、拉力型预应力锚杆、拉力型分散型预应力锚杆、压力型预应力锚杆、压力型分散型预应力锚杆或扩大段（端）锚杆、囊式锚杆等。锚杆设计应明确锚杆总长及锚固长度，锚杆抗拔承载力，成孔直径，锚杆注浆材料，锚杆钢筋配置等。应对筋体与锚固体的锚固承载力验算、群锚效应稳定性验算及锚固体裂缝计算。锚杆施工前应选择典型岩层进行抗拔力基本试验，以确定岩土层摩阻力及锚杆抗拔承载力。抗浮锚杆的布置形式可采用集中布置于柱下或分散布置（均匀布置或梅花形布置）于防水板。抗浮锚杆集中布置于柱下时可更好得使锚杆承载力合力点与柱下水浮力合力点重合。抗浮锚杆分散布置在防水板内时，水浮力传递给锚杆更直接，但防水板应有足够的刚度，且防水板配筋要留有一定的富裕度防止锚杆可能的失效。
2.4地下室深度的成本控制措施
地下室深度的设计主要是指层高和层数，与土方开挖量和运输量都有直接关系，涉及的成本包括基坑围护面积所投入的资金量、地下室的底板和侧壁配筋方面的投入资金量、抗拔桩和抗浮锚杆费用等。地下室的深度越浅，就越容易控制造价。如果工程项目占地面积大，设置一层地下室要比二层地下室更节约成本。二层地下室由于竖向布置采用的方法不同，投入的资金量也存在差别。投入的资金量与地下一层面积和地下二层面积成反比。如果地下一层面积超过地下二层面积，超出的量越多，投入的资金量就越少。造价最底一层的占地面积达到最小值，投入的资金量也意味着最少。地下室层高与工程造价成正比，层高每降低100mm，投入资金就减少1%。所以，较为经济的建筑地下室会将层高控制在3.6m以内。要对地下室的层高有效控制：①合理选用楼盖体系，将结构梁高控制在合理范围内。②合理布置各个专业设备的管线和管网，进行分析并不断优化，这样可节省至少200mm的空间。（3）对地下车库进行自然通风排烟设计，这样，地下室安装的机械通风排烟设备就会减少，有效高度可以减低大约400mm，投入的资金量大大减少，从而有效控制成本。
2.5在地下室底板上加载
因地下室底板通常不会有覆土，故一般通过改变底板厚度实现加载，分为向上加厚底板和向下加厚底板。①向上加厚底板厚度的优点是通过配重加载不仅能抵抗一部分水浮力，也不用增加基础底板的埋深，水浮力也不会增加。②向下增加基础底板厚度可通过加大结构自重来平衡水浮力，但同时也需加深基坑深度，增加土方开挖量，提高基坑支护难度。为满足抗浮设计要求，将本工程底板向上加厚100mm，仅作为配重抵抗水浮力，顶板厚度不变。经计算底板受力和配筋已不受水浮力控制，配筋量基本控制在构造所需范围，但抗浮稳定性仍未满足。若继续向上增加底板厚度，将会使底板自重加大，地基承载力不足，致使配筋增大，不经济。
2.6基底孔压疏导调节系统
通过采用基底孔压疏导调节系统作为控制地下室抗浮水位标高的疏导调节系统，在地下室底板下接室内集水暗沟，通过集水暗沟与集水坑相连接，通过上述系统有效的把地下室抗浮水位控制在地下室结构底板以下一定深度处，为室内底板抗浮提供有效保障。
结语
在设计高层建筑的地下室基本结构时，除了保证设计质量外，还要注重成本控制，在不超过成本预算的同时，保证地下室结构的质量，更好地发挥其实用功能。在设计中，最基本的工作是制定设计方案，后续的各项工作按照方案展开设计。在设计成本控制中，要做到精细化设计，设计与成本预算相结合，避免造成资金浪费，使地下室结构设计满足实用需求，且能够创造良好的经济效益。
参考文献
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