广东博意建筑设计院有限公司
摘 要：随着高层住宅建筑、商业综合体的增多，地下室要求的功能日益广泛，如地下双层车库，人防工程等，开发成本比重也较大。因此，如何设计既安全又经济的地下室工程，是结构设计人员较为重视的问题之一。本文主要根据工程案例，对地下室大板楼盖体系的设计优化进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：地下室；大板楼盖体系；无梁底板
前言
随着我国城镇化进程的不断推，短时间内城市数量和城市规模的急剧增大，导致城市人口饱和，交通堵塞，建筑空间拥挤等。只有不断开发地下空间，增加地下空间的性能，如地下商场、地下双层停车库、人防工程等。在结构设计工作中，地下室结构设计有如下几个特点：①结构荷载大:地下室顶板覆土较厚，常有消防车荷载及顶板人防荷载，并且地下室顶板的厚度须按照规范的要求考虑防水处理，由此更加大了其厚度;②柱网间距大;③受专业空间要求限制，地下室因其层高相对较小，且控制较为严格，若加上设备管道高度，地下室净高较难满足建筑专业要求。而对地下室顶板就其在地下室所处部位而言，可划分为地上结构相关范围内顶板、地上结构相关范围外(大地下室)顶板、人防地下室顶板以及多层地下室中间板这四种类型。由于不同的工程情况，地下室楼板结构设计目前有多种不同的方案。较为常见的结构形式有如下几种方案选择:主次梁体系、十字梁体系、井字梁体系、大板无次梁体系及混凝土无梁楼盖体系。其中大板无次梁楼盖受力明确、节约模版，具有材料普及、工艺成熟、整体性好等优点，是一种层次分明的结构形式。
一、工程概况
该项目由22 栋住宅楼及地下室以及社区配套用房组成，Ⅱ类场地，6度区，第二组，地震加速度为0.05g，特征周期为0.40s，50年一遇的基本风压为 0.35kN/m，场地地下水抗浮设防水位采用地下室室外地坪以下0.8m。地下室顶板覆土厚度为1.0 m，地下室层高为3.7m，整个场地平面呈北低南高的状态。土层分布情况如下表：
地下室抗浮水位的取值，地勘报告提供的意见为室外地坪以下 0.8m，由于整个场地呈北低南高的状态，而且场地周边道路更低，所以抗浮水位可取项目北面主要入口处的地坪标高以下 0.8m的位置。抗浮水位取值的高低对地下室底板和外墙的厚度及配筋影响是巨大的，一定要慎重考虑。
二、地下室顶板的荷载取值
首先消防车荷载应严格按荷载规范附录B中考虑覆土影响的折减系数，在基础设计时不能考虑消防车荷载，消防车荷载的布置范围要严格按消防车道布置，不可以随意扩大布置范围。地下室顶板有覆土处活荷载(非消防车道处)根据《建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)》第5.5.1条及其条文说明，《建筑结构专业技术措施》第2.0.3条，顶板活荷载取4.0kN/mZ，许多设计人员顶板活荷载(非消防车道处)在考虑覆土重量后再附加10.0kN /耐的施工荷载不经济。
三、地下室基础底板方案确定
首先考虑到基底范围内土质分布不均匀，有②层淤泥质粉土和③粉质粘土，其中③粉质粘土承载力偏小，不适合采用柱下独立基础。结合施工进度和地质情况最终选择预应力管桩基础，管桩为PHC400A95，有效桩长15~18 m，单桩竖向抗压承载力特征值根据现场静载荷实验确定为1200kN，抗拔承载力特征值取200KN。
方案一:考虑常规设计思路，采用“承台+地梁+防水板”方案，用PKPM软件中SATWET模块进行计算，取最大的柱网(6.6 m x7.7 m)处5 x5跨进行试算，得出结果为:三桩承台(1000mm厚)+地梁(截面为350mmx900mm)+350mm厚底板，并采用梁板结构设计进行复核计算，设计结果见图1。
图1方案一:承台十地梁十防水板
方案二:通过方案一的计算得知底板厚度要取到350mm，可以考虑充分利用厚板的弹性变形能力，取消地梁，采用“承台+防水板”方案。用PKPM软件的SLABCAD模块，取相同位置进行无梁楼盖试算，柱帽采用矩形便于受力分析，平面尺寸为2600mmx2800mm，厚度为1000mm。设计结果见图2。
注:取6.6m x7.7m板跨内进行比较。
由以上对比可知，方案二无论是含钢量还是含混凝土量均占有明显的优势，而且方案二因为没有基础梁，将大幅度减少土方开挖量及模板用量，进一步缩短了施工周期。所以底板方案选择方案二:“承台+防水板”方案。
四、地下室顶板的方案选择
根据地下室顶板板厚、荷载，满足净空要求的最大梁高等条件，进行井字梁、十字梁、单向板、大板楼盖、无梁楼盖、预应力等多种顶板结构方案的比较。
考虑到《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)》第3.6.3条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，再由于《地下工程防水技术规范(GB 50108-2008)》第4.1.7条规定防水混凝土结构厚度不应小于250 mm。地方审图对防止车库顶板开裂，板厚不小于200mm的要求。大板楼盖体系为最优结构方案。
五、地下室外墙设计
地下室外墙设计时要选择合理的计算简图，当地下室施工采用护坡或连续墙支护时，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，按静止土压力乘以折减系数0. 66近似计算(静止土压力系数为=0.5 x0.66 =0. 33)，对墙体厚度及配筋的优化有一定的影响。墙与基础底、顶板及楼板交界处不设置基础梁及暗梁，减少配筋量。
本工程通过不同方案的比选，并在构造细节上进行精选，节约了用钢量，降低了施工难度，取得了经济合理、施工方便的良好效果。
六、结束语
综上所述，上述地下室结构设计方案具有明显的优势，由此可见地下室的结构选型及优化是比较重要的。在具体设计中应因地制宜地对多个方案进行比较，造出最佳方案，但所有的最佳方案也并不是一成不变的，主要是设计员还得熟悉各种方案的特点，才能选出最经济最合适的方案。
参考文献
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论文作者:袁胜强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月下
论文发表时间:2017/5/12
标签：地下室论文; 顶板论文; 荷载论文; 方案论文; 结构论文; 底板论文; 楼盖论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月下论文;