简析地下室结构设计要点

摘要：地下室结构平面设计地下室工程涉及的专业极为复杂,地下室的长度超过设计规定的长度时,需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝,可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式,达到不设缝的目的。针对诸如此类不利因素，对超长地下室结构设计进行深层探讨分析，寻求应对方法。
关键词：结构设计；混凝土收缩应力；膨胀加强带
引言
现代高层建筑由于技术、经济等各方面的因素，为了满足建筑使用功能上的需要以及充分利用基础埋深的空间，高层建筑一般都设有地下室，通常为一、二层，地下室面积约占整个建筑面积的1O％左右。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其结构设计、施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计和施工有一定的特殊要求。
地下室结构的设计也比较复杂，各个构件在设计中所遇到的问题都是复杂多样的，本文针对地下室结构设计的外墙设计进行分析。但是，在发展的同时，伴随的问题也日渐突出。建筑结构的日趋庞大，使得很多的建筑都超出传统建筑的尺寸，这些超长建筑，给传统建筑的设计方法、施工技术带来一定程度的困难。本文就以超长地下室结构设计进行分析如何解决该类问题。

1 超长地下室结构设计计算分析

对于建筑材料混凝土来说，它并不是一种理想的、质地均匀的材料，在混凝土建筑

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刚刚浇筑后的硬结过程中，混凝土会有一定程度的收缩，当这种收缩变形受到外界约束后，在建筑结构的内部就会形成一种力，就是我们经常提到的收缩应力，而在已经建成的混凝土建筑中，其混凝土结构会因环境变化而热胀冷缩，同样的，当这种变形受到外界约束后，其混凝土建筑内部也会形成一种力，这种现象便是温度应力。当收缩应力和温度应力超过混凝土建筑自身的抗拉强度时，便会出现混凝土建筑物最大的缺陷——混凝土开裂。导致混凝土结构发生收缩的因素众多，通过计算，我们进行如下分析：
检测设混凝土建筑总长度为149m，而普通的混凝土收缩率为1～

1.5×10-4，那么收缩量计算如下：

L1=β1=149×103×(1-1.5)×10-4=14.90～22.35mm，压强P =Es.2t.u=2×105×5.4×10-4×0.03%=0.324MPa，当温度在0～100℃范围内变化时，混凝土的膨胀系数为1×10-5，当△t=30℃时，收缩量为：L2=149×10.3×30×1×10-5=44.70 mm
总体收缩量计算为：
L=L1±L2=2

2.35～67.05 mm

从上述的计算过程中，我们不难发现，在混凝土建筑刚刚开始浇筑时，其收缩力和温度变化引起的热胀冷缩能力都是很大的。近几年来，我国对于混凝土建筑施工领域的不断发展，在混凝土建筑中应用的外加剂取得很大程度的进展。例如在超长地下室建筑中，膨胀剂的广泛应用使得地下室的超长结构得以稳定。膨胀剂等外加剂的使用，使得混凝土内部结构产生一定的膨胀应力，得以缓解由收缩应力和温度应力大于混凝土自身抗拉能力而引起的混凝土开裂状况。

2 超长地下室结构设计要点

2.1 抗与放的裂缝控制原则

在超长地下室结构设计中，为了能够控制混凝土结构开裂问题，设计师会根据地下室的长度、混凝土结构的收缩应力以及温度应力之间的非线性关系，采用“抗放兼施”的设计方案。所谓“抗放兼施”，其实质意义就是对混凝土超长结构进行有条件的浇筑工作，使得在外力的作用下不会产生超负荷变形，同时，又不会对混凝土结构内部产生很大应力。不仅保证混凝土结构处于自身的承载极限之内，还要保证在对超长结构地下室使用过程中处于它的使用极限之内。对于超长地下室结构的设计，使用“抗放兼施”这一设计原则，其实，就如我们平日所说的增强混凝土结构自身的抗力，减少外来作用力的说法是相似的。只要我们能够保证在超长的混凝土结构中，其自身内部产生的各种应力小于混凝土自身的最大约束应力，就是好的设计方案。

2.2 超长地下室结构的合理布置和设计

对于超长地下室的结构设计中，结构布置十分重要，近乎决定着建筑施工的成败。地下室的无缝设计与“伸缩缝”设计是两种不同的结构布置类型。在无缝设计中，可以很好的达到地下室防水工程，但相对于伸缩缝的结构设计形式来说，对于施工技术有很高的要求，并提高了工程造价。因此，我们可以综合这两者的不同和优点。例如，在结构布置和设计过程中，对于地下室的平面与立面的设计，为避免整体结构截面上的突变，一般要求平面的布置要规则整齐。对于立面的布置设计，我们便可以根据实际情况，灵活运用无缝设计的“抗”方法，和设置伸缩缝的“放”理念，以便减少超长地下室结构立面施工的约束应力。超长地下室的结构设计中，钢筋的合理布置同样十分重要。钢筋的使用并不是直径越大而越实用，而是在设计施工时，应尽量采用小直径的钢筋，加大钢筋与钢筋之间的密度，缩短排布的距离。尤其重视在超长地下室结构的受力处、应力大的以及结构的变截面处，增加钢筋的排布设计，从而起到牢固地下室结构的作用。高强度的混凝土并不适用于超长地下室结构设计中。因此，对于混凝土的强度，选择60d或90d强度的中低强度混凝土。并在使用时掺入8%～12%的膨胀剂，用来中和混凝土结构内部的应力。

2.3 超长地下室结构施工设计要点

在施工设计中，对混凝土的浇筑工作并不十分复杂，但对混凝土建筑后期养护工作确实值得大家注意的。保温隔热的方式对混凝土进行养护是一项有效的措施，严格控制混凝土降温的速度，并随时进行混凝土建筑的保温、保湿工程，对此，施工者可以根据具体情况将塑料薄膜或草袋子将其包裹，进行有效的保温、保湿工作。与此同时，应用后浇带及时减小温度的收缩，增强对混凝土后期工程的养护。

2.4 后浇带设计要点

施工后浇带这是一项传统的施工设计，在每隔30～40m左右的位置便设置一道1宽的后浇带，起的作用却是十分强大。它能够有效地适应、消化超长地下室的结构收缩变形，并减少混凝土结构内部的收缩应力。

2.5 膨胀加强带设计要点

后浇带在施工过程中涉及很多问题，例如，在后浇带浇筑前的保护问题，后浇带两侧的防水问题等。这些问题为地下室施工过程带来诸多不便，为此，经多年施工实践发展，我们发现应用膨胀加强带能够更好地完成后浇带的作用，并在施工中简便很多。膨胀加强带之所以能够取消后浇缝过程，是因为，膨胀加强带能够以其膨胀应力中和补偿收缩应力和温度应力。这在混凝土建筑中具有十分显著的应用成效。
3 结语
随着人们对地下空间需求的不断增长,地下工程在整个建设项目中所占的比重还会越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大,结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。高层建筑地下室结构设计显然是一个复杂的过程，但是，只要把握设计要点，抓住设计重点，以合理的设计为前提，进行全面考虑，使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战略效益。
超长地下室对于我国城市建设具有很大的促进作用，做好对超长地下室的结构设计工作也是十分必要的。对于地下室的设计，努力做好后浇带和膨胀加强带的抗裂、抗渗措施，预防混凝土开裂，在超长结构的设计过程中，根据实际情况，因地制宜地采取相应设计方案，做好对超长地下室施工的基本工作，是促进超长地下室建筑发展的基础。本文通过对于超长结构地下室的设计要点分析，希望可以为建筑施工设计难题提供有益的帮助，促进建筑领域的发展。