地下室結(jié)構(gòu)建設(shè)是現(xiàn)代化、商業(yè)化發(fā)展的必然結(jié)果，方便了人們的生活。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須遵循安全、適用和合理的原則，合理地優(yōu)化和處理地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問題，不斷地進(jìn)行探索和創(chuàng)新，才能更加合理、更加有效地開發(fā)和利用地下空間。另外，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，一些主要技術(shù)問題如地下室抗浮設(shè)計(jì)、地下室防水設(shè)計(jì)、超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地下室保護(hù)層厚度問題等等。
地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的幾個(gè)問題
一 .地下室抗浮設(shè)計(jì)問題
近年來，由于土地資源的寶貴，地下室層數(shù)越來越多，不少地下室因?yàn)榈叵滤脑颍谑┕み^程中出現(xiàn)整體上浮，造成梁、板、柱出現(xiàn)大量裂縫滲水等等，造成了重大的安全隱患和財(cái)產(chǎn)損失。因此地下室的抗浮設(shè)計(jì)的重要性可想而知，應(yīng)引起足夠重視。地下室的抗浮設(shè)計(jì)基本上可分為三種情況考慮：
1.地下室未施工完畢或地下室施工完畢便停止降水，這時(shí)即便地上結(jié)構(gòu)層數(shù)較多，但因上部結(jié)構(gòu)層還沒有施工，恒載還沒有施加，地下室的自重?zé)o法抵抗地下水的浮力。這種情況下應(yīng)對(duì)地下室進(jìn)行施工階段的抗浮驗(yàn)算，并采取相關(guān)的抗浮措施。
2.地下水位較高，且地下室埋深較大、地上結(jié)構(gòu)層數(shù)較少。這種情況下，結(jié)構(gòu)自重不足于抵抗地下水的浮力，需對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。
3.結(jié)構(gòu)自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)提供用于計(jì)算地下水浮力的設(shè)計(jì)水位。對(duì)重要工程抗浮設(shè)計(jì)水位的確定，應(yīng)進(jìn)行水文實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)專家論證后確定。
地下室抗浮措施，一般有兩種方法“壓”和“拉”。“壓”即采取增加自重的方法來抗浮要求，一般有加厚地下室底板，增加地下室覆土厚度等，這種方法由于增加了地下室深度，經(jīng)濟(jì)效益并不理想。“拉”即是采用抗拔樁、抗浮錨桿，抗拔樁是利用樁身摩擦力和樁自身重量來抵抗水浮力，樁型一般選擇灌注樁，抗拔力不大的情況下也可采用預(yù)制樁，除了驗(yàn)算正向荷載的樁數(shù)外，還要驗(yàn)算兼作抗拔的樁數(shù)，此處不再累述；抗浮錨桿是在底板和土層之間的拉桿，錨桿直徑一般150～200MM，錨桿樁局限性比較大，不適于底板下為淤泥、卵石及沙土層，當(dāng)?shù)装逑掠袌?jiān)硬土層時(shí)，是一種比較簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)的抗浮措施。
二．地下室防水設(shè)計(jì)問題
地下工程防水是一項(xiàng)非常重要的系統(tǒng)性工程，它將涉及設(shè)計(jì)、施工、材料選擇等諸多方面內(nèi)容。設(shè)計(jì)是地下工程防水的基礎(chǔ)，必須控制裂縫產(chǎn)生及限制裂縫的最大寬度，因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)防水的要求及所處環(huán)境，強(qiáng)化地下室結(jié)構(gòu)自防水能力，并用動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)從材料的耐久性、材料的適應(yīng)性以及不同防水材料之間的相容性的全局選擇適用的防水材料，按照設(shè)計(jì)要求施工，才能有效提高地下結(jié)構(gòu)防水的可靠性和耐久性。
1. 結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)自防水是根本防線。當(dāng)有防水要求時(shí)混凝土抗?jié)B等級(jí)應(yīng)根據(jù)地下水最大水頭與防水混凝土厚度的比值按規(guī)范確定，且不應(yīng)小于0.6Mpa。近年來，許多地下工程采用補(bǔ)償收縮混凝土和纖維混凝土作地下室的結(jié)構(gòu)自防水材料，進(jìn)一步提高了地下結(jié)構(gòu)的抗裂防滲功能。我國(guó)目前混凝土外加劑和高性能混凝土技術(shù)已基本普及，混凝土質(zhì)量已大大提高，這是地下結(jié)構(gòu)自防水的保證。
2.附加防水層設(shè)計(jì)。地下工程中單獨(dú)采用結(jié)構(gòu)自防水的做法是欠妥的，目前市場(chǎng)上過于夸大外加劑(如減水劑、早強(qiáng)劑、微膨脹劑等)的作用。在地下工程中，由于堿-骨料的反應(yīng)、氯離子的侵蝕和混凝土凍融破壞等等，很難避免防水混凝土受到地下水的侵蝕、各種內(nèi)外力的不利影響及混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫而導(dǎo)致滲漏，并考慮混凝士的耐久性(如徐變、碳化因素)等，因此，對(duì)防潮、防水要求較高的地下室，即使地下水位不高，也應(yīng)在混凝土結(jié)構(gòu)的迎水面上設(shè)置附加防水層。附加防水層常用材料：防水砂漿、防水涂料、高分子防水卷材等。
三．地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)問題
隨著建筑物高度和數(shù)量的不斷增加,地下室的層數(shù)、長(zhǎng)度和寬度也隨之增加，帶多塔結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)地下室數(shù)量也越來越多。地下結(jié)構(gòu)雖然受溫度變化的影響較地上
結(jié)構(gòu)小, 但周邊的約束作用較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)問題的重要性仍然不容忽視。為了減少裂縫，要達(dá)到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施：
1．后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)臨時(shí)施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時(shí)劃分為若干部分，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時(shí)間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體，對(duì)防止較長(zhǎng)久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。地下結(jié)構(gòu)一般在結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大于40～60m時(shí)宜設(shè)置一道伸縮后澆帶, 主樓與裙房或純地下室宜設(shè)置沉降后澆帶。普通的伸縮后澆帶寬度不宜小于800mm，宜設(shè)置在柱距三等分的中間范圍，后澆帶處梁、板宜設(shè)附加鋼筋，面積宜為原鋼筋的20%。補(bǔ)澆時(shí)應(yīng)采用高一級(jí)的混凝土，且宜采用早強(qiáng)、補(bǔ)償收縮的混凝土。地下室底板和地梁鋼筋連續(xù)貫通后澆帶；側(cè)板的鋼筋在后澆帶全部斷開，補(bǔ)澆時(shí)采用搭接或焊接；地下室頂板板的鋼筋在后澆帶全部斷開，補(bǔ)澆時(shí)采用搭接或焊接；地下室頂板梁的鋼筋則梁底鋼筋連續(xù)貫通后澆帶，梁頂負(fù)筋和梁側(cè)腰筋在后澆帶全部斷開，補(bǔ)澆時(shí)采用搭接或焊接。用于釋放溫度和收縮應(yīng)力的后澆帶最好在兩側(cè)砼澆筑二個(gè)月后補(bǔ)澆，用于調(diào)節(jié)沉降差的的后澆帶應(yīng)在主樓結(jié)頂一個(gè)月后補(bǔ)澆。在有防水要求的部位設(shè)置后澆帶，應(yīng)考慮止水帶構(gòu)造。
2． 膨脹帶。膨脹帶簡(jiǎn)單說就是加了膨脹劑的混凝土帶狀區(qū)域，自身可以膨脹以補(bǔ)償混凝土的收縮。原理是帶內(nèi)混凝土通過水泥水化產(chǎn)物與膨脹劑的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋和帶邊混凝土的約束作用下，在混凝土中產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)的收縮拉應(yīng)力得到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，從而達(dá)到防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂破壞的目的。根據(jù)一些工程實(shí)踐，一般超過60m設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，設(shè)置位置位于結(jié)構(gòu)的中間部位即混凝土收縮應(yīng)力最大的地方。膨脹加強(qiáng)帶優(yōu)點(diǎn)是取消外防水措施、施工方便、降低成本、縮短工期。
