摘要:我国人口众多，随着经济、社会的发展，农村人口又不断的向城市转移，致使城市人口数量大幅增长；而我国又要守住耕地红线、保护基本农田，严格控制建设用地总量；这就需要在有限的建设用地范围内解决百姓的吃穿住行等问题。从建筑行业来说，就需要向上（高层建筑）向下（地下室）争取空间。本文结合具体工程，对某高层建筑地下室悬挑外墙进行了分析探讨，从设计和施工两方面提出了应注意的事项，可供同行参考。
关键词：地下室外墙；结构设计；悬挑梁；裂缝
引言
由于城市化的快速发展，城市人口越来越多，但城市建设用地有限，所以，近年来我国城市建筑越建越高、地下室也越来越深。特别是近20年来，我国工程技术人员成功地解决了广大地型多种地质条件下高层建筑工程的设计与施工问题，积累了丰富的经验。小康生活促使人们对出行体验有了更高要求，私家车的增多致使各城市停车位严重不足，这种迫切愿望更是为带多层地下室的高层建筑的发展带来莫大的推动。下面就某一项目浅谈下地下室悬挑外墙设计的几点体会。
该项目位于广东省某市，为两幢带3层地下室的32层商业住宅楼，其裙楼与地下室相连，为大底盘分塔结构，该建筑基础为钻孔灌注桩基础，底层地下室底板埋深为-11.800m(文中所提及的标高均为相对标高，首层地面相对标高为±0.000)，地下水位在约-1.000m的位置，因此地下室底板受地下水的浮力很大，根据桩跨、柱跨尺寸，把底板设计成700mm厚，结合基础梁共同抵抗地下水的浮力作用。因建筑的规划及使用影响，结构上需要把地下室大部分的外墙设计成外挑约4m的连续墙，增加了设计难度。悬挑部分主要受到3个方向力的作用：1、水平作用力，即水、土的侧压力和室外地坪活荷载（本文不考虑人防设计）；2、竖直向下的作用力，即外墙的自重及楼面传来的荷载作用；3、竖直向上的作用力，即悬挑的底板段水的浮力。设计时对竖向作用相反的两个力需作极限情况的分析，一种是在竖直向下的力为0的情况下,竖直向上的力的作用效果（浮力减悬挑构件自重）；另一种是竖直向上的力为0的情况下,竖直向下的力的作用效果。
地下室迎水面主体结构应采用防水混凝土，并应根据防水等级的要求采取其他防水措施，多道设防。防水混凝土结构底板混凝土垫层强度等级不小于C15，厚度≥100mm，在软弱土层中≥150mm。本项目地下室外墙和底板均采用防水混凝土，其中-3层地下室埋置深度大于10米，外墙和底板混凝土抗渗等级为P8；-1层和-2层地下室外墙混凝土抗渗等级为P6。地下室防水混凝土设计结构厚度应≥250mm，裂缝宽度应≤0.2mm。本项目混凝土迎水面保护层设计为50mm，为节约成本，各层地下室外墙厚度不同，-1层外墙为250mm厚，-2层外墙为300mm厚，-3层外墙为350mm厚。对应各层地下室悬挑梁的位置，在外墙与梁端相交的位置设置扶壁柱，使地下室各段外墙左右端也有一定的支撑。地下室底板远厚于外墙，且进行了外挑设计，可视为外墙的固定支承；同时，底板的外挑设计也可帮助地下室悬挑构件抵消部分地下水的浮力。
建立结构模型时，先计算悬挑外墙段底板部分的受力配筋。从中可以发现，如果只考虑悬挑的基础梁抵抗水浮力作用，那么基础层悬挑梁至少要做到800mm×1800mm，不仅如此，该梁还得配满3排钢筋才可以抵抗开裂而正常工作。这样的设计造价高、施工难度大且不易控制施工质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆解决方案：考虑3层地下室的4层悬挑梁（首层、-1层、-2层及基础底板层）共同受力，从受力分析上看，这种方案更符合结构实际受力情况,相应加大首层、-1层、-2层悬挑梁的截面和配筋，减小底层悬挑梁的截面和配筋，使整体结构受力变得更加合理，又可以降低工程造价和施工难度。为了方便理解，提供地下室外墙平面及剖面示意图，见图1、图2。
除在计算悬挑段抗浮时采用地下室悬挑梁整体受力模型外，在计算外墙侧向受力时,也采用整体方式，将外墙假设为单向板，地下室楼层梁板假设为支座，以计算外墙在水平荷载作用下的配筋。底板与外墙交接处设为固端，-1层、-2层楼面梁板与外墙交接处设为固支，而首层楼面梁板与挡土墙交接处设为铰支(此位置实际上并不是完全铰支,需配置构造钢筋)。把地下室外墙设为单向板计算而不按双向板计算，是因为该外墙为由悬挑梁外挑构件,外墙的左右两侧在大跨度范围内并没有柱能假设为梁一样作为板(外墙假设为板)的支承；虽然外墙设计了扶壁柱,从受力上看,各层地下室悬挑梁间有柱相连,外墙把侧向受力传至扶壁柱，但实际扶壁柱截面较小、且上下均为外挑约4米的悬挑梁支撑,所以计算时并不考虑扶壁柱对外墙的支承作用，仅视为构造加强。
在计算地下室外墙配筋时，荷载的取值须考虑全面，水平荷载包括室外地坪活荷载、永久荷载（侧向土压力、地下水压力）。要认真查看建筑总平面图，看外墙对应位置是否有消防车道、普通车道或其它堆积荷载，且须考虑施工堆载。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，土压力的荷载分项系数取1.35。外墙竖向钢筋与水平钢筋双层双向布置，间距宜为100-150mm，水平钢筋配置在外侧，竖向钢筋配置在内侧。外墙与地下室悬挑梁板交接处设置暗梁，梁底筋及面筋宜相同且通长配置。
地下室整体超长，为防止底板和外墙产生裂缝，可采用补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入适量膨胀剂，膨胀混凝土在限制条件下，在混凝土中建立一定的预应力，改善了混凝土的内部应力状态，从而提高了它们的抗裂能力；在水泥硬化过程中，膨胀结晶体起到填充、切断毛细孔缝作用，使大孔变小孔，总孔隙率减少，从而改善了混凝土的孔结构，提高了它们的抗渗透性和力学性能。当高层建筑与相连的裙房之间没有设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在距主楼边柱的第2跨内，防止现浇钢筋混凝土结构由于自身收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝。等高的裙楼或地下室如果还是超长，则可考虑设置膨胀加强带。
施工注意事项：考虑到地下水的浮力影响，地下室悬挑梁的底层钢筋为抗浮的受力钢筋，其底层钢筋伸入支座的长度不能再按普通悬挑梁的钢筋锚固构造施工，其伸入支座的长度须满足抗震受力钢筋的锚固要求，即地下室悬挑梁底筋的支座锚固做法应同面筋一样设置。地下室钢筋混凝土出现裂缝的施工原因有很多，如拆模过早、混凝土保湿养护时间短等；施工时一定要控制好混凝土浇筑温度，注意混凝土施工的操作程序，浇筑完成后加强混凝土的养护，做好测温工作。
结语
建筑中的地下室拓展了百姓的生活空间，给人们的生活带来了很大便利。同时，地下室的设计和施工难度均较大，只有合理的结构计算方法、正确的构造设计，再加上一流的施工质量，才能造就真正的宜居工程。
参考文献：
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[4] 朱炳寅.建筑结构设计问答及分析.北京：中国建筑工业出版社，2013.
论文作者:阚亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/18
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