地下室结构设计常见问题及对策

1、、地下室设计中常见问题及对策措施 转 1.抗震要求地下室如果设计不当， 对整体抗震性能会产生较大影响， 一般对于半地下室 的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度， 才能不计其层数， 总高度才能从室 外地面算起。 地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。 地下室顶板室内外板 面标高变化处， 当标高变化超过梁高范围时则形成错层， 未采取措施不应作为上 部结构的嵌固部位， 规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖 应采用梁板结构， 地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。 结构计 算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板， 但剪力墙底部加强区层数应 从地面往上算，并应包括地下

2、层。存在的常见问题如：半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达 8 层，层数和总高度超过要求，违反 GB50011-2001 第 7.1.2 条。地下室抗震等级 为三级，而上部结构为二级，按 GB50011-2001第6.1.3条地下室一层也应为二 级等问题。2.荷载取值与组合地下室外墙受弯及受剪计算时， 土压力引起的效应为永久荷载效应， 可变荷 载效应控制的组合时，土压力的荷载分项系数取 1.2；永久荷载效应控制的组合 时，其荷载分项系数取 1.35。对于地面活荷载，同样应乘侧压力系数，许多设计 中计算不对 ,HiStruct 注，水压力若取最高水平，则一般按恒载设计，分项系数的 取值可

3、参考地下水池设计规范。 地下室底板的强度计算时， 根据建筑结构荷载 规范(GB50009-2001)第3.2.5条板、覆土的自重的荷载分项系数取 1.0。抗浮计 算时，板、覆土的自重的荷载分项系数应取为 0.9此条可参考新建筑结构荷载规 范。地下室外墙的土压力应为静止土压力，根据土性的不同分别采用不同的计 算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。如果地下室顶部没有房屋， 是空旷场地， 其荷载是否要考虑平时消防车荷载 或大于消防车的可能荷载， 实际中比较取起控制作用的荷载作为设计依据。 另如 某工程设计在-1.55m标高处一层平面是地下室顶板，活载只考虑 4.5KN/m2，未 计覆土荷载

4、，消防车荷载。地下车库活载取值 6.0KN/m2，不满足GB50009-2001 第 4.1.1 条，未考虑消防车荷载，或者施工过程中和使用过程中可能出现的载重 车荷载,与消防车荷载比较取大值。 HiStruct 注，尚应考虑施工堆载 10kN/m2。3.外墙计算模型地下室外墙配筋计算： 有的工程外墙配筋计算中， 凡外墙带扶壁柱的， 不区 别扶壁柱尺寸大小， 一律按双向板计算配筋， 而扶壁柱按地下室结构整体电算分 析结果配筋， 又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。 按外墙与扶壁柱变形 协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、 扶壁柱配筋偏少、 外墙的水平分布筋 有富余量。建议：除了垂直于外墙

5、方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外 墙扶壁柱截面尺寸较大 （如高层建筑外框架柱之间 ）外墙板块按双向板计算配筋 外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载 （轴力 ）较小的外墙扶壁 桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。 外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸 大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强， 外墙转角处也同此予以适当加 强。地下室外墙计算时底部为固定支座 （即底板作为外墙的嵌固端 ），侧壁底部弯 矩与相邻的底板弯矩大小一样， 底板的抗弯能力不应小于侧壁， 其厚度和配筋量 应匹配，这方面问题在地下车道中最为典型， 车道侧壁为悬臂构件， 底板的抗弯 能力不应小于侧壁底部。 地

6、下室底板标高变化处也经常发现类似问题： 标高变化 处仅设一梁， 梁宽甚至小于底板厚度， 梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以 满足要求。地面层开洞位置 （如楼梯间 ）外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构 造均应与实际相符。 车道紧靠地下室外墙时， 车道底板位于外墙中部， 应注意外 墙承受车道底板传来的水平集中力作用，该荷载经常遗漏。4.顶底板和楼梯设计中存在的常见问题如：地下室顶板，板厚选用100mm ，不符合GB50011-2010 第 6.1.14 条；底板配筋 14100 不符合 JGJ3-2010 第 12.3.6 条；地下室顶板厚度、地下部分柱配筋不符 GB50011-2010第6.

7、1.14条。地下室 混凝土底板、顶板、墙配筋不符合 GB50010-2010第8.5.1条及GB50038-94第 4.7.7条等。5.地下水与抗浮地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据， 实际地下室抗浮设计中往往 只考虑正常使用极限状态， 对施工过程和洪水期重视不足， 因而会造成施工过程 中由于抗浮不够出现局部破坏。 另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多 栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑， 此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。常见设计问题如： 地下水位未按勘察报告确定， 或勘察报告未提供计算浮力 的地下水位及其变幅，违反了 GB500

8、07-2002第3.0.2条；斜坡道未进行抗浮验 算，斜坡道与主体分缝处未作处理； 抗浮验算不满足要求， GB50009-2001 第 3.2.5 条等。6.裂缝及控制方法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，地下室外墙裂缝宽度控制在 0.2mm 之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、 有的未考虑荷载分项系数、 多层时未按多跨连续计算， 地下室外墙在计算中漏掉 抗裂性验算（违反GB50108-2001第4.1.6条），地下室外墙与底板连接构造不合理， 建筑物超长未设缝

9、或留置后浇带（违反GB50010-2002第9.1.1条），后浇带的位置 设置不当， 外墙施工缝或后浇带详图未交代， 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。 某工程地下室设计成一个大底盘， 而该大底盘下的基础形式同时有天然地基、桩基、刚性桩复合地基（违反 GB50011-2001第3.3.4条），此类基础即使设置后浇带也仅适合施工阶段。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： 补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入 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大于或等于混凝土的极限拉伸即可控 制裂缝。 膨胀带，由

10、于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完 全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带， 根据一 些工程实践，一般超过 60m 设置膨胀加强带。 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，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。 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， 在混凝土面层起强化作用。 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。7.保护层和垫层厚度地下工程防水技术规范（GB50108-2001）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

11、于0.2mm,并不得贯通；迎水面钢筋保护 层厚度不应小于50m m。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作了相应的提高，应引起注意。二，地下室外墙设计 转 为了满足抗渗要求，地下室外墙（以下简称外墙）的厚度一般不应小于 250mm，混凝土强度等级常用C20C30。1.荷载：竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重； 水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。（1）室外地坪

12、活荷载 ：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的 室外地面），活荷载可取5kN/m2。有特殊较重荷载时，按实际情况确定。（京院 技措 2.0.6）地面活荷载对外墙产生的压力为沿墙高度方向的均布荷载Px，Px=qx.Ka=qx/3,qx 为地面活荷载（ 2）水压力 ：水位高度可按最近 35 年的最高水位确定， 不包括上层滞水。 （京院技措 3.1.8）（3） 土压力：a.当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，地 下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数 K0 ，对一般固结土可取 K0=1-sin （为土的有效内摩擦角），一般情况可取0.5。（京院技措2.0.16）当地下室施

13、工采用护坡桩或连续墙支护时， 地下室外墙土压力计算中可以考 虑基坑支护与地下室外墙的共同作用，或按静止土压力乘以折减系数 0.66 近似 计算，Ka=0.5x0.66=0.33,相当于主动土压力。（京院技措2.0.16）地下水位以下土的容重，可近似取 11kn/m2。（京院技措2.0.5） 实际上，风荷载和地震区地面运动使土压力超过静态土压力而有所增加， 但 其对外墙平面外产生的内力较小，可以不予考虑。2.荷载设计值：以前的算法地面活荷载取 1.4 外，其他包括水压力均取 1.2。现依据建筑 结 构 荷 载 规 范 ， 当 活 荷 载 占 总 荷 载 之 比 值 不 大 于 20%时 ， 丫

14、G=1.35, 丫 Q=1.40, W C=综合分析后外墙各项荷载分项系数均取 1.30。3计算简图：（1） 地下室无横墙或横墙间距大于层高 2 倍时，其底部与刚度很大的基础 底板或基础梁相连，可认为是嵌固端；顶部的支座条件应视主体结构形式而定。 当与外墙对应位置的主体结构墙为剪力墙时， 首层墙体与地下一层外墙连续， 可 以对外墙形成一定的约束。 但是，主体结构的外墙往往开有较大的门窗洞口， 其 对外墙的约束很有限。当主体结构为框架类结构（包括纯框架和框剪）时，外墙 仅与首层底板相连， 首层底板相对于外墙而言平面外刚度很小， 对外墙的约束很 弱。所以，外墙顶部应按铰接考虑。 地下室中间层可按连

15、续铰支座考虑 。这样， 地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续梁。（2） 地下室内横墙较多且间距不大于层高 2倍时，地下室外墙就如同下端 嵌固、上端铰支的连续双向板。（ 3）地下室无横墙但外墙上有附壁柱时，除非柱设计时考虑了外墙传来的 水平荷载，否则该柱不应作为外墙的支座，仍应按（ 1）考虑。（4） 有的工程基础底板上有较厚的覆土，这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。 如为混凝土面层较厚的刚性地面， 且在基坑肥槽回填之前完 成地面做法， 则外墙计算高度可算至地下室地坪。 而实际施工顺序往往是出地面 后肥槽立即回填，而地下室地面在完成机电管线布置后才施工，相隔很长时间。 这种情况下，

16、 外墙计算高度就应算至底板上皮。 为了减小外墙计算高度， 可在外 墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设八字角， 并配构造钢筋， 作为外墙根 部的加腋，加腋坡度按 1： 2。这时外墙计算高度仍可算至地下室地坪。4为了便于配筋构造和节省钢筋，外墙可考虑塑性变形内 力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用， 也可在混凝土自防水的墙体中 采用。塑性变形可能只在截面受拉区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝， 不会贯通 整个截面厚度，所以外墙仍有足够的抗渗能力。GB50010-2010第5.4节5墙配筋计算：外墙除承受水平荷载外， 还承受上部结构及各层地下室顶板传来的荷载和外 墙自重等竖向荷载。所以，

17、严格来讲， 外墙应按偏心受压构件计算配筋 。但在实 际工程设计中， 考虑竖向荷载产生的截面应力很小， 而且为了计算方便， 仅按墙 板平面外受弯计算配筋。 当竖向荷载很大时， 也可分别按受弯和轴心受压计算墙 体配筋，然后将二者叠加。6.外墙保护层厚度：按地下工程防水技术规范 50108-2001-4.1.6条， “迎水面钢筋保护层厚度 不应小于50mm。”为强制性条文。但实际操作有困难之处。一方面外墙截面有 效厚度损失较大，另一方面外墙一般较厚，且拆模早，养护困难。施工单位为了 避免开裂，在50mm厚保护层内附加 8200构造筋，与外墙受力筋间距很小， 垂直浇捣混凝土困难。按混凝土结构设计规范

18、50010-2002，外墙外侧环境类 别为二b”，内侧二a”，据此，外侧保护层厚度 25mm,内侧20mm。也是强 制性条文。按混凝土结构设计规范执行。a）水平筋：外墙按连续梁计算时，水平筋为构造。但当外墙较长时，考虑到 混凝土硬化过程及温度影响产生收缩裂缝的现象极为普遍， 水平筋配筋率宜适当 加大，宜采用变形钢筋，直径宜小间距宜密，最大间距不宜大于 200mm。（对照 高 2010， 12.2.5间距不大于 150，裴金率不小于 0.3%）b）外墙根部节点：一般外墙厚度远小于基础底板，底板计算时在外墙端常按 铰支座考虑， 外墙计算时在底板端常按固端考虑， 所以底板上下钢筋伸至外墙外 侧即可，

19、端头不必设弯钩。 外墙外侧竖向钢筋在底板底部弯后直段长度满足与底 板下筋搭接要求，即可形成对外墙的嵌固。地下室顶板钢筋应加强，保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范加注（GB50108-2008第4.1.7条）。否则就会产生如下类似问题：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GB50108-2008第 4.1.7 条；柱保护层 25mm,违反 GB50010-2010第 8.2.1 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 GB50108-2008第 4.1.6条和第 4.1.7条；未见地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混

20、凝土构 件保护层厚度，不符合 GB50010-2010第8.2.1条等。三，地下室混凝土底板施工裂缝的分析及控制概述：随着我国城市化进程的加快， 建设规模越来越大， 在地下室施工过程中， 一 个相当普遍的问题就是结构产生裂缝， 影响了建筑物的使用功能和寿命。 我们应 采取有效的措施减少裂缝的发生 ,将有害裂缝控制在允许范围内。1.施工阶段混凝土裂缝产生的原因：裂缝的出现极大部分是由于温度、收缩和地基不均匀沉降产生的变形引起 的。在地下室施工时，因为上部荷载不大，地基下沉的可能性较小，主要还是由 于温差和收缩变形引起的。其出现的直接原因有：1 ）泵送商品混凝土的广泛应用，导致混凝土的收缩及水化热

21、增加。2） 混凝土的等级日趋提高，水泥的用量相应增加。3） 由于地下室底板较厚及大量采用超静定结构，使结构的约束应力不断增 大。4） 施工方法不当。2.控制裂缝的措施1 ）合理布置钢筋钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大 715倍，合理的钢筋配置可以起到 减轻混凝土收缩的程度，在相同的配筋率下，应选择细筋密布的办法。2） 合理留设伸缩缝 伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。 我国现行的 钢筋混凝土结构设计规范 规定：现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下 的伸缩缝间距为 55m,合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效 的。3） 后浇带它是施工期间保留的临时性温度收缩

22、变形缝， 是一种特殊的施工缝。 设计后 浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。 要求在浇捣后浇带之前， 结构混凝土 至少 30的收缩已完成。4）选用相应的水泥混凝土内部实际最高温升 ,主要处决于水泥用量及水泥的品种。应优先选用 水化热较低的水泥品种， 如矿渣硅酸盐水泥。 在符合设计的情况下， 充分利用混 凝土的后期强度， 减少水泥的用量。 地下室外墙施工时， 考虑到矿渣水泥比普通 硅酸盐水泥收缩量大 25，因此 墙板采用普通硅酸盐水泥为好 。5）骨料目前泵送混凝土的碎石规格一般为 525mm。根据试验，采用540mm石 子比米用525mm石子，每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰

23、 比情况下，水泥用量减少20kg左右，因此尽量选择大粒径粗骨料。6）砂采用中、粗砂，细度模数必须控制在 2.3 以上，含泥量控制在 2以下。因 为采用细度模数为2.8比2.3的中砂每立方砼可减少水泥用量约 30kg，减少水用 量2025kg，从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时，砂率应控 制在 38 45。7） 使用粉煤灰等矿物质外掺料由于粉煤灰颗粒呈球状，为中空结构，主要成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO，因此在混凝土中掺入粉煤灰对改善混凝土的和易性，替代水泥用量 降低水化热， 减少收缩， 提高抗裂性有着良好的效果。 但应注意掺入粉煤灰后混 凝土的早期强度较低，

24、掺量应根据水泥的品种、不同的工程对象、施工工艺，通 过试验确定。8） 外加剂为达到抗裂、防水的目的，在配制砼时，一般需要掺入减水剂、缓凝剂、微 膨胀剂等。 外加剂的质量对混凝土的影响非常大， 有些微膨胀剂与其他外加剂一 起使用可能产生副作用， 因此在使用前应经试验确定。 目前工程中应用的微膨剂 品种较多，质量参差不齐，我们通过试验、比较，常用的微膨胀剂中UEAH效果较好，水中养护14d、空气中养护28d的限制膨胀率分别为0.045%和0.011%, 符合建材行业标准（JC478 92）水中14d0.04%和空气中28d 0.02%要求，转入 空气中的回落差，60dUEA H为0.018%。9）

25、控制混凝土浇筑温度根据规范规定， 对大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行， 使混凝土温度 均匀上升，浇前应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过 28 T。夏 季施工时， 如果混凝土的入模温度过高， 可用冷水作为搅拌用水， 也可将粗骨料 遮盖，防止日晒以降低温度。混凝土浇筑以后， 混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度主要是混凝土 入模温度与水化热引起的。 规范规定： 温度控制在设计要求的范围内， 当设计无 具体要求时，温度升幅不宜超过25C。建议限制 T302,根据我们的体会 T282 不会产生表面裂缝。对于浇筑厚度在 1.02.5m的底板，实际最高温度一般发生 在砼成型后的第 3 天

26、。10） 注意混凝土施工的操作程序除在施工中应切实按照 混凝土结构工程施工及验收规范 执行外， 还应做 好：a）、控制好坍落度，混凝土为便于泵送，一般要求有较大的坍落度，一般搅 拌站是通过外掺高效减水剂来解决。 施工单位在定货时应在合同中提出所需砼的 坍落度值。坍落度一般控制在120i20mm为宜。b）、泌水，商品混凝土在浇振过 程中会发生大量的泌水， 当混凝土大坡面的坡脚接近尽端模板时， 可改变混凝土 浇捣方向，即从尽端往回，与原料坡相交成一个集水坑，用软轴泵及时排除。 c） 商品混凝土的表面水泥浆较厚， 在浇捣后要进行处理， 一般先初步按设计标高用 长刮尺刮平，然后在初凝前用滚筒碾压数便，

27、 再进行二次抹面， 提高砼表层密度， 消除收缩裂缝。11） 加强混凝土的养护塑料薄膜覆盖或浇水草袋覆盖养护是高层建筑地下室底板防止产生裂缝的 一重要环节，目的是控制温差， 防止产生表面裂缝， 可充分发挥混凝土早期强度， 使温度产生的应力（7max抗拉强度Rf，防止产生贯穿裂缝。另一方面，潮湿的 环境可防止混凝土表面因脱水而产生的干缩裂缝，浇水养护不少于14d。12）做好测温工作底板混凝土测温工作是为了掌握大体积混凝土水化热的大小。 通过调节措施 来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度。总之,地下室混凝土裂缝控制是一个综合性的课题，要通过设计、施工、材 料优选等环节进行

28、全面控制， 才能减少裂缝的产生。 采用了上述方法， 经过了试 验和工程实践， 对底板大体积混凝土裂缝控制是行之有效的， 但对墙面混凝土的 开裂现象，还有待我们去继续研究。四，高层建筑结构嵌固端的选取及相关技术问题 转1.引言高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置， 而 嵌固端的选取却面临着各种不同情况， 如不设地下室但基础埋深较大； 设有地下 室但其层数或多或少， 且基础形式不同等。 根据以上情况正确选取其结构嵌固端， 是高层建筑结构计算模式中的一个重要假定， 它不仅关系到结构中某些构件内力 分配的准确性， 而且还影响结构产生侧移的真实性， 以及结构局部的经济性， 因

29、此有必要对结构嵌固端的选取作进一步探讨，并由此引伸出若干相关的技术问 题。2.结构嵌固端的条件高层建筑的结构嵌固端通常是选择在地面标高处， 但地面标高处要真正成为 结构嵌固端是有条件的，而且在输入首层计算高度时还有许多讲究。1.设有地下室时的条件 (1)地下室顶板标高与室外地坪的高差不能太大， 极端 的情况如半地下室则首层楼面一般不能成为结构嵌固端，除非其高差仅为13级台阶高度时才可能考虑； (2)地下室顶板结构应为梁板体系 (即不可设计成元梁 楼盖)，且该层楼面不得留有大孔洞，楼面框架梁的抗弯刚度要足够大，楼板也 要有相当厚度； (3)地下室侧壁要有良好的侧限，即必须与 “地球 ”有良好的接

30、壤， 上述半地下室顶板不能成为结构嵌固端的原因就是不满足此条件。 对于上述条件 中对首层楼面框架梁的要求，假设满足抗震规范第 6114 条“位于地下室 的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载 力之和 ”的要求，对于高层建筑来说，由于首层处的柱截面往往远大于框架梁截 面，故即使有意增大框架梁截面并增加抗弯钢筋用量， 上述要求仍很难满足。 就 此要求而言，则只有多层或小高层建筑才有可能以首层顶板作为结构的嵌固端， 而真正意义的高层建筑则完全排除了这种可能性。2.不设地下室时的条件高层建筑不设地下室通常是针对层数有限的小高层， 或其基础持力层较浅的情况，但从抗震角度考虑

31、是不宜提倡的。(1)不管是采用天然地基基础或桩基础，都是以基础(承台 )面作为结构嵌固端，且必须在该标高处的纵横方向设置刚度较大的基础梁加以连结， 故首层层高 应从基础面算起；(2)若基础 (承台)面标高与首层标高有一定距离而不设基础梁连结或其刚度 过小，则地面标高处应设有刚性地面来作为结构嵌固端， 首层层高可从地面层算 起。若不设刚性地面，则上部结构无从形成嵌固端，也即结构计算简图不成立， 设计上显然是不允许的。以上列举的条件无非是说明要成为上部结构的嵌固端， 其下部结构必须具有足够的刚度以保证柱根之间不产生相对位移， 且能承受或平 衡柱根弯矩。规范中规定 “当地下室顶板作为上部结构嵌固部位

32、时，地下室结构 的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的二倍 ”正是基于这一考3.与嵌固端相关的技术问题结构嵌固端的形成或者说上部结构对嵌固端的要求， 在工程设计中还可引伸 出若干相关的技术问题及其正确的设计方法，以下将分别探讨。(1)单层地下室当高层建筑仅设单层地下室且底板采用天然地基筏板基础或 桩一筏基础时， 通常选择基础底板而非首层作为结构嵌固端， 这有利于充分利用 其基础的 “无限 ”刚度，为首层楼面的灵活结构选型创造条件， 即使是首层楼面留 有大孔洞，或选用无梁楼盖结构，都不影响结构计算的准确性。此外，规范规定 地下室负一层的抗震等级与上部结构必须一致， 以基础底板作为嵌固端

33、不会造成 地下室结构造价的提高， 反而可能取得较好的经济效益。 即使单层地下室底板是 以桩为基础的普通梁板结构， 一般情况下仍然取底板处为结构嵌固端， 唯一例外 的是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时， 其顶板通常具有作为结构嵌固端 的刚度，因此可取其作为上部结构的嵌固端。（2）投影面积比例高层塔楼在地下室顶板上的投影面积比例大小对首层作为 嵌固端的结构有着不同的影响。当该比例 *1 时，若首层楼面符合作为嵌固端的 其它条件，则该首层作为结构嵌固端就毫无疑问了， 但当上述投影面积比例VV 1 时，说明地下室侧限远离塔楼，塔楼发生的侧向位移将波及首层楼面并使其发 生变形，即使变形量很小， 但严

34、格说来首层作为嵌固端的刚度必然小于前一种情 况，且变形又增大了上部结构侧移的计算值， 同时首层骨架构件也会由于自身的 变形而产生附加内力。 作为有经验的结构工程师， 在实际设计中都会根据工程实 际情况予以鉴别并作出相应的结构处理。（3）大底盘多塔楼大底盘多塔楼大多为商住楼，而且由于商用及居住性质不 同，对柱网的要求也不同， 故通常需设置结构转换层。 当大底盘的商用部分层数 不多（如仅 12 层），且结构转换层设于大底盘的屋顶标高处时，塔楼的嵌固端 就可考虑取在大底盘的屋顶处，至少在塔楼初算时可以如此假定，如图 3 所示。 这一考虑基于以下两点：既然属大底盘，其楼层面积肯定大于塔楼的投影面积，

35、加上大底盘屋顶设置转换层，故大底盘的楼层平面刚度远大于塔楼的楼层刚度； 转换层之上通常为剪力墙、 部分短肢剪力墙或异形柱一短肢剪力墙结构， 为使 转换层上下部的侧向刚度相近， 大底盘部分肯定要将原位剪力墙增厚或增加新的 剪力墙，从而使塔楼下的大底盘部分具有足够的侧向刚度。 目前高层建筑结构计 算软件的功能已较为完善， 因此大底盘多塔楼建筑均以整体结构进行计算， 其嵌 固端也不像结构初算阶段选择在大底盘屋顶标高处。（4）高层建筑的基础埋深在研究探讨高层建筑的结构嵌固端时，必然牵涉到 其基础埋深问题， 高层建筑基础要具有一定的埋置深度， 首先是为了保证结构的 整体稳定 （包括抗滑 ），其次有利于减

36、弱地震反应。规范对高层建筑的基础埋深有 一量化规定，即 “天然地基或复合地基基础，可取阶 15，桩基础可取阶 18”，但 这一规定仅与建筑物的总高月有关， 而与其它因素无关。 但我们在认真思考后发 现基础埋深除了与建筑物总高月有关外， 还应与控制高层建筑体型重要指标的高 宽比风心有关。如两栋建筑物的高度量相同，但其高宽比阶 B 分别为 5， 0和 2， 5,显然风/ B值较小者整体稳定性更高，若采用相同的基础形式，则阶 B值较 大者其基础埋深应更大。换言之，基础埋深对月 B 较大者应偏于严格，而对月 /B 较小者则可略为放松， 不宜作相同处理甚至反其道而行之， 否则就违背了基 础需一定埋深的原

37、则。除了高宽比风/ 6 外，基础埋深还应与高层建筑的裙房底 座宽度、地下室底盘宽度等因素有关， 对地下室面积仅为塔楼投影面积者应偏于 严格，相反对没有裙房或地下室面积大于塔楼投影面积者则可略为放松。（5）首层楼面的活载作为结构嵌固端的首层楼面 （地下室顶板 ），其正常使用时 的活载一般不太大，即使作为商业用途，其活载也仅为 3. 5kN/m2，但设计中 要考虑施工过程中可能产生的施工荷载， 对于首层梁板构件取活载 80100kN /m2则往往是必要的。当高层建筑主体结构建至 2层楼面时，首层地面自然而 然就成为理想的施工场所， 或用于堆放材料 （袋装水泥、 砌块、搭架钢脚手架等 ）， 或用于钢

38、筋加工， 甚至作为载重汽车的行驶停放场等， 即使是临时荷载， 其楼面 活载也就有必要取较高值 （该活载值仅作用于该层梁板，并不需传给竖向构件的墙柱）。此外，该层楼板配置通长面筋，不仅是出于增大刚度的考虑，而且是抵 抗混凝土收缩和温度应力的需要， 特别是由于开发商的原因可能导致地下室顶板 完成后要裸露一段时间 （从几个月到几年不等 ），为了防止或减少由于暴晒或暴露 时间过长而产生的裂缝， 配置足够的楼板面筋尤为必要。 首层楼面考虑较大的施 工荷载，其梁板截面就需较大， 有利于满足首层楼面作为结构嵌固端刚度要较大 的要求。4.结束语在高层建筑结构设计中， 无论选择哪个部位作为结构嵌固端， 都可以通

39、过结 构计算程序获得准确的计算结果， 但我们期望的是计算结果较真实地反映结构的 实际情况。为了达到这一目的，结构计算时输入正确的参数和数据固然相当重要， 但结构嵌固端的确定对结构计算结果的影响也相当大， 因此重视结构嵌固端的确 定并非微不足道， 且在嵌固端确定后设计中如何保证其成为真正的嵌固端， 还有 许多细节有待研究和完善，这是结构设计人员不能忽视的重要环节。五，地下室混凝土的浇注问题 转墙板混凝土浇注一般采用赶浆法， 混凝土的流向是不可控制的， 可能在这里 施工时，混凝土已经流到十几米之远， 特别是顶板和墙板同时浇注， 此现象更为 严重，等浇注到那儿，可能已经初凝已过；还有顶板和墙板一起浇

40、注， 必须先浇注墙板， 等墙板混凝土全部完成后， 再 进行顶板浇注，应该没有多大的问题！浇筑混凝土应合理安排施工计划及工序， 合理留置施工缝， 浇捣混凝土应连 续进行，当必须间隙时应缩短时间， 并应在前层混凝土凝结前将上层混凝土浇捣 完毕。混凝土运输、浇筑和间歇允许时间如下：混凝土强度等级v C30时，若气温不高于25度，间歇时间不超过210min, 气温高于25度时不超过180min；混凝土强度等级高于 C30时，若气温不高于 25度，间歇时间不超过180min，气温高于25度时，间歇时间不超过150min。另外，混凝土一次下料不能过厚、不均匀、不对称。混凝土下料不均匀、不 对称，影响混凝土

41、的振捣顺序， 尤其是混凝土墙板的门洞口处， 如果下料不对称， 混凝土的侧压力不均匀， 容易将内模挤压偏位， 同时混凝土一次下料过多， 浇筑 层过厚，振捣作用长度、 半径不够， 混凝土容易漏振、 不密实， 产生蜂窝、 孔洞。地下室底板大体积混凝土裂缝产生的主要原因是温度和干缩变形， 其次是砼 的水灰比等，其预防措施如下：1 、严格控制水化热。在满足设计强度要求和征得设计同意的前提下，混凝 土配合比设计可考虑采用 60 天强度， 以减少水泥用量， 同时，应选择低热水泥， 减少水泥水化热。2、通过“双掺 ”技术（掺加缓凝高效减水剂及粉煤灰） ，以减少水泥用量，并 改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵

42、性。3、浇筑顺序采用 “分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，一次整体连续浇筑结束。4、大体积混凝土浇捣完毕后，初凝前用长刮尺刮平，经6 小时先用铁滚筒滚压数遍， 再用木抹子在混凝土表面拍实并搓毛两遍以上， 以闭合收水裂缝， 防 止产生表面收缩裂缝，约 1214小时后，覆盖塑料薄膜和草包进行保温保湿养护。 并按规定时间测量混凝土各部位的温度，确保混凝土内外温度差不超过25C。六，地下室基坑围护施工实例 转1工程概况上海铁路西站乘务员公寓，位于车站西站台南侧，地下 1层，地上 7 层，框 架结构，二层东南角有连廊与三层办公楼相接， 建筑面积5247m 2。公寓楼地下 室基坑平

43、面尺寸33.10mX21.70 m。基坑开挖深度：平板底为4.15m，反梁底为 5.00m。场地地面标高）.000m。楼的周围环境是，西面有一道砖围墙，距基坑边 3m，东面多层住宅外墙距 基坑边4m,北面相距2.30m就是火车站西站台，且站台高出基坑边地面 1.10m， 南面场地宽阔 （图 1）。施工期间，必须保证临近建筑物的安全，特别要保证北面 铁路站台的安全、不影响铁路的正常运行。场地地质状况，自上而下土层分布：杂填土厚1.30m；粉质粘土厚2.50m； 砂质粉土厚2.70m；淤泥质粉质粘土厚1.50m；淤泥质粘土厚7.00m。地 下水位在地面以下0.50m。北面站台边3.50m左右宽的东

44、西向地带，地下 3m深 处有块石等地下障碍物，东北角区域有一暗浜，浜底深 3.40m。2基坑围护方案（1）基坑围护的必要性。基础位于砂质粉土之上，地下水丰富，基土渗透 系数大，按基坑挖掘深度及周边环境，不具备大开挖 （结合井点降水 ）条件，必须 采取相应的基坑围护措施。（2）围护方案选择。钢板桩：打入时会发生震动，拔出过程中周边地面会 发生开裂，本工程紧靠铁路站台，环境险要，不能采用钢板桩围护方案。钻孔 灌注桩挡土加外侧深层水泥搅拌桩防水： 因造价高， 建设单位不同意采用。 深 层水泥搅拌桩墙：在基坑开挖深度达 4.155.00m的情况下，按重力坝的设计及 构造要求， 基坑西、北两侧场地宽度不

45、够， 不能完全采用常规的深层水泥搅拌桩 墙方案。 深层水泥搅拌桩高低截面围护结构方案： 在基坑边场地宽度不够的情 况下，设想采用高低桩截面的深层水泥搅拌桩墙，高桩即为基坑外侧的挡土墙， 低桩位于坑内基底以下， 是近似于坑底加固的搅拌桩， 施工时将高桩和低桩两者 交接在一起， 形成整体的高低截面挡土墙， 能解决场地宽度不够的问题， 征得设 计方同意后采用此方案 （图 2）。3深层水泥搅拌桩高低截面围护结构设计(1)桩墙截面尺寸：尽量利用场地有限的宽度，同时考虑钻机施工的可能性， 确定高桩桩墙的宽度，西面定为2.20m,北面站台边定为2.00m,东面定为2.70m, 南西场地宽阔，按常规桩墙宽定为

46、 2.70 m。西、北两面已定高桩的宽度肯定不能 满足安全要求，东面因地下有暗浜，经计算2.70m的宽度也不能满足安全要求，必须加设低桩。低桩长度即为高桩在坑底以下的入土深度,一般为基坑深度的 0.81.2倍，本工程取5.00m；低桩桩墙宽度应满足高低桩墙整体的抗倾覆、抗 滑移及整体稳定性要求， 计算中将桩墙向坑内转动的原点定为低桩底部的内角点 (图2中的A点)。经计算，北面低桩宽度为2.50m,西面低桩宽度为1.50m，东 西低桩宽度为 1.00m。(2)加强高桩悬臂部分的抗弯、抗剪能力：高桩与低桩的截面分界处，因桩 墙截面削弱，特别是站台方向，采用插毛竹予以加强。在北面及东、西两转角处5m

47、范围内，在里外排桩中每隔1m插1根5m长的毛竹，以增强高桩的抗弯、抗 剪能力。(3)搅拌桩布置：东、西、南三面搅拌桩采用格栅式布置，北面回填土中难 以格栅成桩而采用满布。(4)搅拌桩采用 425普通水泥，掺量 13%。搅拌桩施工顺序应从低桩到高桩， 若反向施工， 在低桩施工时， 因低桩在坑底以上段不喷浆， 搅拌桩相互交接会削 弱高桩截面。4方案实施(1)发生问题及处理：北面搅拌桩外侧离站台边净空只有30cm，按钻机可能的行走方向， 只能先施工高桩， 后施工低桩。 基坑北面地下障碍物排除后回填土 不密实，高桩施工时，因站台方向土体坚实，基坑一侧土体松软，高桩成桩后发生桩身向基坑方向倾斜，特别在东

48、侧有暗浜的区域桩身倾斜达20cm左右。低桩成桩后， 在基坑底能否保证高低桩正常交接是个疑问。 若高低桩不交接， 低桩不 能与高桩共同作为整墙工作而成为一般的坑底土体加固，桩墙的稳定性将削弱， 向坑内的位移将增加。 为确保铁路站台的安全， 在站台方向围护墙的东、 西两角 上，采用增设钢筋混凝土角撑予以加强的措施，角撑长度7.00 m,截面宽60cmX25cm。角撑加设后，北面及其转角部位的桩顶压梁由10cm加厚到20cm,北面压梁宽度增加到2.30m,即与站台石岸边相接。(2)实施结果：基坑土方采用机械挖掘，坑内集水井排水。土方开挖后，检查围护结构高低桩交接情况， 东、西两面正常， 北面发现高低

49、桩之间局部有间隙， 原先的预测基本正确。 从基坑土方开挖到地下室底板浇筑完毕， 对围护结构进行 水平位移观测，观测结果：北面围护结构跨中向坑内的最大位移为25m m,站台面没有出现裂缝，确保了铁路站台的安全。5结语（1）在施工场地较小的情况下，一般的深基坑采用水泥搅拌桩高低截面围护 结构是可行的。（2）当以水泥搅拌桩墙作为深基坑围护，坑底土体又采取搅拌桩加固方案时， 若采用 “高低桩整体作用 ”思路，因增加了原挡土桩墙的抗倾覆力臂， 则在安全度 不变的情况下， 能降低围护结构造价； 而在造价不变的情况下， 能提高围护结构 安全度。（3）围护结构中三侧的低桩伸入基础底板下面，连同高桩一起提高了地

50、基承 载能力。本工程没有桩基，预计本工程最终沉降量为 200mm 左右，工程竣工时 最大沉降量为28mm,最大沉降差7mm,这可能与围护结构的作用有关。七，深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨 转1.工程简介深圳市泰然实业有限公司 306 高层工业厂房是 1 栋 18 层（地下 1 层）的框架 一剪力墙结构的高层工业建筑。建筑面积 31200m2,建筑高度79.8m，地震烈度 为7度，框架等级为3级，剪力墙等级为2级。地下室面积3908m2,其中含人 防面积1390m2，分两个人防单元，层高4.4m,桩基采用预应力砼管桩。地下室的设计中考虑人防的问题， 有一个平战结合的问题， 即既要考虑平常

51、 使用时荷载较小，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时荷载较大， 结构上很难满足大空间的问题， 如何协调两种状态下不同的使用要求， 以下讲几 点笔者在人防设计方面的一些体会，以资借鉴。2.人防结构设计的特点人防即人民防空， 人民防空的任务是根据国防的需要， 动员和组织群众采取 防护措施， 防范和减轻空袭危害。 除采取人员疏散的措施之外， 也是战时防空的 最重要的措施之一。 防空地下室结构设计的主要内容包含两方面： 一是主体结构 设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包 括出入口的防护和消波系统 （防护设备 ），其中出入口的防护包含防护密闭门的选 用、门框墙

52、、临空墙的计算、出入口通道 （包括风井 ）的计算等几个方面，而消波 系统则包含防爆破活门的选用和扩散室 （箱）的设计，那么，这些内容的结构设计 与一般的结构设计有何不同呢 ?第一、结构设计的可靠性可以降低，一般建筑结构pf10而人防结构pf6% 第二，考虑结构的动力响应，第三，结构构件可考虑进入塑性工作状态，第四、 材料设计强度可以提高， 实验表明， 在快速加载的情况下， 这时材料力学性能发 生比较明显的变化，主要表现为强度提高， 但变形性能包括塑性性能等基本不变，这对结构工作起到有利作用，例如钢材强度可提高1.151.5倍，对砼强度可提高 1 . 5倍，这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来

53、完成的，第五，重视构造 要求，人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的， 要求更为严格， 故 仅仅只考虑受力计算，不考虑构造措施是不合理的。根据以上所述的结构设计的特点， 我们可以确定防空地下室结构设计的一般 原则，平战结合，取控制条件，在民用建筑的人防地下室的结构设计中，一般 只涉及 5 级或 6 级人防设计， 结构的顶板基本上都由战时控制， 而侧墙和底板则 因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定； 只进行强度的验算， 由于在核 爆动荷载作用下， 结构构件变形极限已用允许延性比的控制， 且在确定各种构件 允许延性比时， 已考虑了对变形的限制， 因而在防空地下室结构设计中， 不必再 单

54、独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算； 只考虑一次核袭击； 注意各部 件的协调， 以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏， 失去整个防 护建筑的作用； 地面与地下承重结构体系要协调， 不能出现两者强弱相差较大 的情况。了解了结构人防设计的特点及原则之后， 我们首先就必须确定计算所需的荷 载值。3.人防荷载的确定如前所述，人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。 当核武器在空中 爆炸时， 当冲击波传播到地表时， 形成反射冲击波， 因反射波是在被入射波压密 和加热过的空气中传播， 且压力又高， 所以反射波的传播速度要比入射波快， 当 反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后， 则汇合成为一单

55、一的冲击波， 即合成波， 合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的， 即合成波是水平方向传播的， 对抗 力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成波（即地面冲击波 ）。防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和 负压作用，而对于侧壁和底板， 因空气冲作用于地表， 压迫土体并使其产生运动， 上层土体受压后连续向下传递压力， 这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程 称为土中压缩波的传播， 当遇到侧壁或底板的阻挡后， 则会产生超压、 动压和负 压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。本工程人防地下室防护等级为 6 级（级别的确定是根据国家制订的人民防 空工程战术技术要求确定的，是由人防部

56、门确定后发文予设计单位 ），采用全 埋式现浇钢筋混凝土人防地下室，各部位等效静荷载取值分别为：3.1顶板：首层外墙为 180mm 实心砖填充墙，且墙面开孔面积大于 50%， 故不计上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响，等效静荷载标准值 q=60KN/m2。3.2侧墙：上部建筑物为抗震设防的框架 剪力墙结构，故应放入上部建筑 物对地面空气冲击波超压值的影响， 根据本工程地质条件， 人防地下室侧壁范围 内分别有非饱和土和饱和土， 取其加权平均值， 并考虑周围基坑支护的阻隔作用， 故地下室侧壁等效静载荷标准值 q=40KN/m23.3底板：本工程采用桩基础，当核爆荷载 q 作用于顶板时，荷载随板

57、、梁、 柱传至桩上，因人防设计时不考虑地基承载力和地基变形， 由q产生的q由桩与 底板共同承受，故小于规范中按箱形地下室底板的等效静荷载值40 50KN/m2。，与平时荷载作用下因桩不均匀沉降而产生的底板受力相比，不起控 制作用，故不予考虑。3.4门框墙：所受荷载由两部分组成， 一是直接作用在墙上的荷载 qe=200KN/m2 。；二是由门扇传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。3.5临空墙：依工程实际情况和规范表 4.5.7 取其等效静荷载标准值为 130KN/m2。3.6隔墙：隔墙分两种，一是相邻防护单元间隔墙的设计压力值为 50KN/m2 。； 二是 6 级人防地下室与普

58、通地下室相邻间的隔墙， 其普通地下室一侧的设计 压力选用值为 90KN/m2。其它各种防护密闭门、 防爆波活门、扩散室的设计压力均由规范中有关规定 选用，当所有构件的等效静荷载值确定后，即可进行结构计算。4.荷载和内力组合荷载组合和内力分析作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、 上部建筑物自重、 土压力、水压力及防空地下室的自重等， 规范中对防空地下室 不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格， 结构设计时可根据各工程的结构特 点结合表格确定所需进行荷载组合的项目， 本工程各个部位参与组合的荷载分别 为：4.1顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。4.2侧墙：竖向：顶板传来的核

59、爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑 物自重标准值 （仅有局部剪力墙部位 ），外墙自重标准值。横向：核爆动荷载产生 的水平动荷载标准值、土压力、水压力。4.3内承重墙 （柱）：在本工程中，将平时和战时的荷载值进行对比不难发现， 战时所增加的顶板核爆动荷载标准值小于平时各楼层的活荷载标准值之和， 故此 部位构件不由战时条件控制。在进行荷载组合时， 需要明确两个问题： 一是上部建筑物质自重标准值的确 定，规范的条文说明中第 4.3.14条已详细说明了各种不同的上部结构型式， 在进 行荷载组合时可氛围全部考虑、 考虑一半和不考虑三种情况， 设计时应认真分析 确定。二是顶板的组合中是否考虑上部建筑物的倒塌荷载值， 因为倒塌荷载的作 用