地下室如果設計不當，對整體抗震性能會產(chǎn)生較大影響，一般對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度，才能不計其層數(shù)，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結(jié)構(gòu)的墻柱要協(xié)調(diào)統(tǒng)一。地下室頂板室內(nèi)外板面標高變化處，當標高變化超過梁高范圍時則形成錯層，未采取措施不應作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，規(guī)范明確規(guī)定作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位。結(jié)構(gòu)計算應往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區(qū)層數(shù)應從地面往上算，并應包括地下層。

存在的常見問題如：半地下室埋深不夠，房屋層數(shù)包括半地下室層已達8層，層數(shù)和總高度超過要求，違反GB50011-2001第7.1.2條。地下室抗震等級為三級，而上部結(jié)構(gòu)為二級，按GB50011-2001第6.1.3條地下室一層也應為二級等問題。

2. 荷載取值與組合

地下室外墻受彎及受剪計算時，土壓力引起的效應為永久荷載效應，可變荷載效應控制的組合時，土壓力的荷載分項系數(shù)取1.2；永久荷載效應控制的組合時，其荷載分項系數(shù)取1.35。對于地面活荷載，同樣應乘側(cè)壓力系數(shù)，許多設計中計算不對,HiStruct注，水壓力若取最高水平，則一般按恒載設計，分項系數(shù)的取值可參考地下水池設計規(guī)范。地下室底板的強度計算時，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)第3.2.5條板、覆土的自重的荷載分項系數(shù)取1.0�？垢∮嬎銜r，板、覆土的自重的荷載分項系數(shù)應取為0.9[此條可參考新建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范]。地下室外墻的土壓力應為靜止土壓力，根據(jù)土性的不同分別采用不同的計算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。

如果地下室頂部沒有房屋，是空曠場地，其荷載是否要考慮平時消防車荷載或大于消防車的可能荷載，實際中比較取起控制作用的荷載作為設計依據(jù)。另如某工程設計在-1.55m標高處一層平面是地下室頂板，活載只考慮4.5KN/m2，未計覆土荷載，消防車荷載。地下車庫活載取值6.0KN/m2，不滿足GB50009-2001第4.1.1條，未考慮消防車荷載，或者施工過程中和使用過程中可能出現(xiàn)的載重車荷載,與消防車荷載比較取大值。HiStruct注，尚應考慮施工堆載10kN/m2。

3. 外墻計算模型

地下室外墻配筋計算：有的工程外墻配筋計算中，凡外墻帶扶壁柱的，不區(qū)別扶壁柱尺寸大小，一律按雙向板計算配筋，而扶壁柱按地下室結(jié)構(gòu)整體電算分析結(jié)果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。建議：除了垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱之間)外墻板塊按雙向板計算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。豎向荷載(軸力)較小的外墻扶壁樁，其內(nèi)外側(cè)主筋也應予以適當加強。外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當另配外側(cè)附加短水平負筋予以加強，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當加強。

地下室外墻計算時底部為固定支座(即底板作為外墻的嵌固端)，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣，底板的抗彎能力不應小于側(cè)壁，其厚度和配筋量應匹配，這方面問題在地下車道中最為典型，車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板的抗彎能力不應小于側(cè)壁底部。地下室底板標高變化處也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)類似問題：標高變化處僅設一梁，梁寬甚至小于底板厚度，梁內(nèi)僅靠兩側(cè)箍筋傳遞板的支座彎矩難以滿足要求。地面層開洞位置(如樓梯間)外墻頂部無樓板支撐，計算模型和配筋構(gòu)造均應與實際相符。車道緊靠地下室外墻時，車道底板位于外墻中部，應注意外墻承受車道底板傳來的水平集中力作用，該荷載經(jīng)常遺漏。

4. 頂?shù)装搴蜆翘?/p>

設計中存在的常見問題如：地下室頂板，板厚選用100mm，不符合GB50011-2001第6.1.14條；底板配筋Φ14@100，不符合JGJ3-2002第12.2.4條；地下室頂板厚度、地下部分柱配筋不符GB50011-2001 第6.1.14條。地下室混凝土底板、頂板、墻配筋不符合GB50010-2002第9.5.1條及GB50038-94第4.7.8條等。

5. 地下水與抗浮

地下水位及其變幅是地下室抗浮設計重要依據(jù)，實際地下室抗浮設計中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和洪水期重視不足，因而會造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)局部破壞。另外，實際中在同一整體大面積地下室上建有多棟高層和低層建筑，而地下室面積大，形狀又不規(guī)則，加之局部上方?jīng)]有建筑，此類抗浮問題也相對比較難以處理，須作細致分析處理。

常見設計問題如：地下水位未按勘察報告確定，或勘察報告未提供計算浮力的地下水位及其變幅，違反了GB50007-2002第3.0.2條；斜坡道未進行抗浮驗算，斜坡道與主體分縫處未作處理；抗浮驗算不滿足要求，GB50009-2001第3.2.5條等。

6. 裂縫及控制方法

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應力，直至出現(xiàn)收縮裂縫，地下室外墻裂縫寬度控制在0.2mm之內(nèi)，其配筋量往往由裂縫寬度驗算控制。

工程中許多設計將地下室防水結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算彎距調(diào)幅、有的下端按鉸接、有的未考慮荷載分項系數(shù)、多層時未按多跨連續(xù)計算，地下室外墻在計算中漏掉抗裂性驗算(違反GB50108-2001第4.1.6條)，地下室外墻與底板連接構(gòu)造不合理，建筑物超長未設縫或留置后澆帶(違反GB50010-2002第9.1.1條)，后澆帶的位置設置不當，外墻施工縫或后澆帶詳圖未交代，室外出入口與主體結(jié)構(gòu)相連處未設沉降縫等，導致違反設計規(guī)范，產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。某工程地下室設計成一個大底盤，而該大底盤下的基礎(chǔ)形式同時有天然地基、樁基、剛性樁復合地基（違反GB50011-2001第3.3.4條），此類基礎(chǔ)即使設置后澆帶也僅適合施工階段。

地下室整體超長，應采取相應措施，防止裂縫開展，采取的主要措施：①補償收縮混凝土，即在混凝土中滲入UEA、HEA等微膨脹劑。以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。②膨脹帶，由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會與混凝土的早期收縮變形完全補償，為了實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工而設置的補償收縮混凝土帶，根據(jù)一些工程實踐，一般超過60m設置膨脹加強帶。③后澆帶，作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛任用。④提高鋼筋混凝土的抗拉能力，混凝土應考慮增加抗變形鋼筋，對于側(cè)壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用。側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力。

7. 保護層和墊層厚度

《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB50108-2001)對防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定jiayou0513.com：結(jié)構(gòu)厚度不應小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層，強度等級不應小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應小于150mm。工程實踐表明如果結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的常見原因，因此規(guī)范修訂以后對限值作了相應的提高，應引起注意。

二，地下室外墻設計[轉(zhuǎn)]

為了滿足抗?jié)B要求，地下室外墻（以下簡稱外墻）的厚度一般不應小于250mm，混凝土強度等級常用C20~C30。
1．荷載：豎向荷載有上部及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重；水平荷載有室外地坪活荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載。
（1）室外地坪活荷載：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防車的室外地面），活荷載可取5kN/m2。有特殊較重荷載時，按實際情況確定。（京院技措2.0.6）
地面活荷載對外墻產(chǎn)生的壓力為沿墻高度方向的均布荷載Px，
Px=qx.Ka= qx/3, qx為地面活荷載
（2）水壓力：水位高度可按最近3~5年的最高水位確定，不包括上層滯水。（京院技措3.1.8）
（3）土壓力：a. 當?shù)叵率也捎么箝_挖方式，無護坡樁或連續(xù)墻支護時，地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，土壓力系數(shù)K0，對一般固結(jié)土可取K0=1-sinφ(φ為土的有效內(nèi)摩擦角)，一般情況可取0.5。（京院技措2.0.16）
            b. 當?shù)叵率沂┕げ捎米o坡樁或連續(xù)墻支護時，地下室外墻土壓力計算中可以考慮基坑支護與地下室外墻的共同作用，或按靜止土壓力乘以折減系數(shù)0.66近似計算，Ka=0.5x0.66=0.33，相當于主動土壓力。（京院技措2.0.16）
            c. 地下水位以下土的容重，可近似取11kn/m2。（京院技措2.0.5）
實際上，風荷載和地震區(qū)地面運動使土壓力超過靜態(tài)土壓力而有所增加，但其對外墻平面外產(chǎn)生的內(nèi)力較小，可以不予考慮。
2．荷載設計值：以前的算法地面活荷載取1.4外，其他包括水壓力均取1.2�，F(xiàn)依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，當活荷載占總荷載之比值不大于20%時，γG=1.35, γQ=1.40,ΨC=0.7，綜合分析后外墻各項荷載分項系數(shù)均取1.30。
3．計算簡圖：
（1）地下室無橫墻或橫墻間距大于層高2倍時，其底部與剛度很大的基礎(chǔ)底板或基礎(chǔ)梁相連，可認為是嵌固端；頂部的支座條件應視主體結(jié)構(gòu)形式而定。當與外墻對應位置的主體結(jié)構(gòu)墻為剪力墻時，首層墻體與地下一層外墻連續(xù)，可以對外墻形成一定的約束。但是，主體結(jié)構(gòu)的外墻往往開有較大的門窗洞口，其對外墻的約束很有限。當主體結(jié)構(gòu)為框架類結(jié)構(gòu)（包括純框架和框剪）時，外墻僅與首層底板相連，首層底板相對于外墻而言平面外剛度很小，對外墻的約束很弱。所以，外墻頂部應按鉸接考慮。地下室中間層可按連續(xù)鉸支座考慮。這樣，地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)梁。
（2）地下室內(nèi)橫墻較多且間距不大于層高2倍時，地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)雙向板。
（3）地下室無橫墻但外墻上有附壁柱時，除非柱設計時考慮了外墻傳來的水平荷載，否則該柱不應作為外墻的支座，仍應按（1）考慮。
（4）有的工程基礎(chǔ)底板上有較厚的覆土，這時最下層外墻的計算高度應視該層地面做法而定。如為混凝土面層較厚的剛性地面，且在基坑肥槽回填之前完成地面做法，則外墻計算高度可算至地下室地坪。而實際施工順序往往是出地面后肥槽立即回填，而地下室地面在完成機電管線布置后才施工，相隔很長時間。這種情況下，外墻計算高度就應算至底板上皮。為了減小外墻計算高度，可在外墻根部與基礎(chǔ)底板交接處覆土厚度范圍內(nèi)設八字角，并配構(gòu)造鋼筋，作為外墻根部的加腋，加腋坡度按1：2。這時外墻計算高度仍可算至地下室地坪。
4．為了便于配筋構(gòu)造和節(jié)省鋼筋，外墻可考慮塑性變形內(nèi)力重分布。塑性計算不僅可以在有外防水的墻體中采用，也可在混凝土自防水的墻體中采用。塑性變形可能只在截面受拉區(qū)混凝土中出現(xiàn)較細微的彎曲裂縫，不會貫通整個截面厚度，所以外墻仍有足夠的抗?jié)B能力。 jiayou0513.com
5．墻配筋計算：外墻除承受水平荷載外，還承受上部結(jié)構(gòu)及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重等豎向荷載。所以，嚴格來講，外墻應按偏心受壓構(gòu)件計算配筋。但在實際工程設計中，考慮豎向荷載產(chǎn)生的截面應力很小，而且為了計算方便，僅按墻板平面外受彎計算配筋。當豎向荷載很大時，也可分別按受彎和軸心受壓計算墻體配筋，然后將二者疊加。
6．外墻保護層厚度：按〈地下工程防水技術(shù)規(guī)范〉50108-2001-4.1.6條，“迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。”為強制性條文。但實際操作有困難之處。一方面外墻截面有效厚度損失較大，另一方面外墻一般較厚，且拆模早，養(yǎng)護困難。施工單位為了避免開裂，在50mm厚保護層內(nèi)附加Φ8@200構(gòu)造筋，與外墻受力筋間距很小，垂直澆搗混凝土困難。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范〉50010-2002，外墻外側(cè)環(huán)境類別為“二b”，內(nèi)側(cè)“二a”，據(jù)此，外側(cè)保護層厚度25mm，內(nèi)側(cè)20mm。也是強制性條文。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范〉執(zhí)行。
a) 水平筋：外墻按連續(xù)梁計算時，水平筋為構(gòu)造。但當外墻較長時，考慮到混凝土硬化過程及溫度影響產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象極為普遍，水平筋配筋率宜適當加大，宜采用變形鋼筋，直徑宜小間距宜密，最大間距不宜大于200mm。
b) 外墻根部節(jié)點：一般外墻厚度遠小于基礎(chǔ)底板，底板計算時在外墻端常按鉸支座考慮，外墻計算時在底板端常按固端考慮，所以底板上下鋼筋伸至外墻外側(cè)即可，端頭不必設彎鉤。外墻外側(cè)豎向鋼筋在底板底部彎后直段長度滿足與底板下筋搭接要求，即可形成對外墻的嵌固。

地下室頂板鋼筋應加強，保護層和混凝土墊層及強度等級應按規(guī)范加注(GB50108-2001第4.1.6條)。否則就會產(chǎn)生如下類似問題：地下室外墻、底板等迎水面保護層厚40mm，底板與土接觸處鋼筋保護層厚35mm，不適合GB50108-2001第4.1.6條；柱保護層25mm，違反GB50010-2002第9.2.1條；地下室墊層采用C10混凝土，或底板下未做混凝土墊層，違反GB50108－2001第4.1.5條和第4.1.5條；未見地下混凝土構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對應的鋼筋混凝土構(gòu)件保護層厚度，不符合GB50010-2002第9.2.1條等。

三，地下室混凝土底板施工裂縫的分析及控制

概述：
　　隨著我國城市化進程的加快，建設規(guī)模越來越大，在地下室施工過程中，一個相當普遍的問題就是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，影響了建筑物的使用功能和壽命。我們應采取有效的措施減少裂縫的發(fā)生,將有害裂縫控制在允許范圍內(nèi)。
1. 施工階段混凝土裂縫產(chǎn)生的原因：
　　裂縫的出現(xiàn)極大部分是由于溫度、收縮和地基不均勻沉降產(chǎn)生的變形引起的。在地下室施工時，因為上部荷載不大，地基下沉的可能性較小，主要還是由于溫差和收縮變形引起的。其出現(xiàn)的直接原因有：
1）泵送商品混凝土的廣泛應用，導致混凝土的收縮及水化熱增加。
2）混凝土的等級日趨提高，水泥的用量相應增加。
3）由于地下室底板較厚及大量采用超靜定結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)的約束應力不斷增大。
4）施工方法不當。
2. 控制裂縫的措施
1）合理布置鋼筋
　　鋼筋的彈性模量比混凝土的彈性模量大7～15倍，合理的鋼筋配置可以起到減輕混凝土收縮的程度，在相同的配筋率下，應選擇細筋密布的辦法。
2）合理留設伸縮縫
　　伸縮縫是為了防止結(jié)構(gòu)因溫度效應而設置的一種結(jié)構(gòu)縫。我國現(xiàn)行的《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定：現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)式結(jié)構(gòu)處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫間距為55m,合理設置伸縮縫對大體型結(jié)構(gòu)防止溫度裂縫是非常有效的。
3）后澆帶jiayou0513.com
　　它是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫，是一種特殊的施工縫。設計后澆帶的目的是取代結(jié)構(gòu)中永久性的伸縮縫。要求在澆搗后澆帶之前，結(jié)構(gòu)混凝土至少30％的收縮已完成。
4）選用相應的水泥
　　混凝土內(nèi)部實際最高溫升,主要處決于水泥用量及水泥的品種。應優(yōu)先選用水化熱較低的水泥品種，如礦渣硅酸鹽水泥。在符合設計的情況下，充分利用混凝土的后期強度，減少水泥的用量。地下室外墻施工時，考慮到礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥收縮量大25％，因此墻板采用普通硅酸鹽水泥為好。
5）骨料
　　目前泵送混凝土的碎石規(guī)格一般為5～25mm。根據(jù)試驗，采用5～40mm石子比采用5～25mm石子，每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥用量減少20kg左右，因此盡量選擇大粒徑粗骨料。
6）砂
　　采用中、粗砂，細度模數(shù)必須控制在2.3以上，含泥量控制在2％以下。因為采用細度模數(shù)為2.8比2.3的中砂每立方砼可減少水泥用量約30kg，減少水用量20～25kg，從而降低混凝土水化熱和溫差引起的收縮。泵送砼時，砂率應控制在38％～45％。
7）使用粉煤灰等礦物質(zhì)外摻料
　　由于粉煤灰顆粒呈球狀，為中空結(jié)構(gòu)，主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO，因此在混凝土中摻入粉煤灰對改善混凝土的和易性，替代水泥用量降低水化熱，減少收縮，提高抗裂性有著良好的效果。但應注意摻入粉煤灰后混凝土的早期強度較低，摻量應根據(jù)水泥的品種、不同的工程對象、施工工藝，通過試驗確定。
8）外加劑
　　為達到抗裂、防水的目的，在配制砼時，一般需要摻入減水劑、緩凝劑、微膨脹劑等。外加劑的質(zhì)量對混凝土的影響非常大，有些微膨脹劑與其他外加劑一起使用可能產(chǎn)生副作用，因此在使用前應經(jīng)試驗確定。目前工程中應用的微膨劑品種較多，質(zhì)量參差不齊，我們通過試驗、比較，常用的微膨脹劑中UEA－H效果較好，水中養(yǎng)護14d、空氣中養(yǎng)護28d的限制膨脹率分別為0.045％和0.011％，符合建材行業(yè)標準(JC478－92)水中14d>0.04％和空氣中28d<－0.02％要求,轉(zhuǎn)入空氣中的回落差，60d UEA－H為0.018％。
9）控制混凝土澆筑溫度
　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對大體積混凝土的澆筑應合理分段分層進行，使混凝土溫度均勻上升，澆前應在室外氣溫較低時進行，混凝土澆筑溫度不宜超過28 ℃。夏季施工時，如果混凝土的入模溫度過高，可用冷水作為攪拌用水，也可將粗骨料遮蓋，防止日曬以降低溫度。
　　混凝土澆筑以后，混凝土因水泥水化熱升溫而達到的最高溫度主要是混凝土入模溫度與水化熱引起的。規(guī)范規(guī)定：溫度控制在設計要求的范圍內(nèi)，當設計無具體要求時，溫度升幅不宜超過25 ℃。建議限制ΔT 30 ℃，根據(jù)我們的體會ΔT 28 ℃不會產(chǎn)生表面裂縫。對于澆筑厚度在1.0～2.5m的底板，實際最高溫度一般發(fā)生在砼成型后的第3天。
10）注意混凝土施工的操作程序
　　除在施工中應切實按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》執(zhí)行外，還應做好：a）、控制好坍落度，混凝土為便于泵送，一般要求有較大的坍落度，一般攪拌站是通過外摻高效減水劑來解決。施工單位在定貨時應在合同中提出所需砼的坍落度值。坍落度一般控制在120±20mm 為宜。b)、泌水，商品混凝土在澆振過程中會發(fā)生大量的泌水，當混凝土大坡面的坡腳接近盡端模板時，可改變混凝土澆搗方向，即從盡端往回，與原料坡相交成一個集水坑，用軟軸泵及時排除。c)商品混凝土的表面水泥漿較厚，在澆搗后要進行處理，一般先初步按設計標高用長刮尺刮平，然后在初凝前用滾筒碾壓數(shù)便，再進行二次抹面，提高砼表層密度，消除收縮裂縫。
11）加強混凝土的養(yǎng)護
　　塑料薄膜覆蓋或澆水草袋覆蓋養(yǎng)護是高層建筑地下室底板防止產(chǎn)生裂縫的一重要環(huán)節(jié)，目的是控制溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫，可充分發(fā)揮混凝土早期強度，使溫度產(chǎn)生的應力 σmax <抗拉強度Rf，防止產(chǎn)生貫穿裂縫。另一方面，潮濕的環(huán)境可防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生的干縮裂縫，澆水養(yǎng)護不少于14d。
12） 做好測溫工作
　　底板混凝土測溫工作是為了掌握大體積混凝土水化熱的大小。通過調(diào)節(jié)措施來控制混凝土中心最高溫度和表面溫度之差不超過會產(chǎn)生裂縫的臨界溫度。

　　總之,地下室混凝土裂縫控制是一個綜合性的課題，要通過設計、施工、材料優(yōu)選等環(huán)節(jié)進行全面控制，才能減少裂縫的產(chǎn)生。采用了上述方法，經(jīng)過了試驗和工程實踐，對底板大體積混凝土裂縫控制是行之有效的，但對墻面混凝土的開裂現(xiàn)象，還有待我們?nèi)ダ^續(xù)研究。

四，高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取及相關(guān)技術(shù)問題[轉(zhuǎn)]
          1. 引言

高層建筑在進行結(jié)構(gòu)分析計算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置，而嵌固端的選取卻面臨著各種不同情況，如不設地下室但基礎(chǔ)埋深較大；設有地下室但其層數(shù)或多或少，且基礎(chǔ)形式不同等。根據(jù)以上情況正確選取其結(jié)構(gòu)嵌固端，是高層建筑結(jié)構(gòu)計算模式中的一個重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實性，以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟性，因此有必要對結(jié)構(gòu)嵌固端的選取作進一步探討，并由此引伸出若干相關(guān)的技術(shù)問題。

          2. 結(jié)構(gòu)嵌固端的條件

高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端通常是選擇在地面標高處，但地面標高處要真正成為結(jié)構(gòu)嵌固端是有條件的，而且在輸入首層計算高度時還有許多講究。
      2．1 設有地下室時的條件 (1)地下室頂板標高與室外地坪的高差不能太大，極端的情況如半地下室則首層樓面一般不能成為結(jié)構(gòu)嵌固端，除非其高差僅為1—3級臺階高度時才可能考慮； (2)地下室頂板結(jié)構(gòu)應為梁板體系(即不可設計成元梁樓蓋)，且該層樓面不得留有大孔洞，樓面框架梁的抗彎剛度要足夠大，樓板也要有相當厚度； (3)地下室側(cè)壁要有良好的側(cè)限，即必須與“地球”有良好的接壤，上述半地下室頂板不能成為結(jié)構(gòu)嵌固端的原因就是不滿足此條件。 對于上述條件中對首層樓面框架梁的要求，假設滿足《抗震規(guī)范》第6．1．14條“位于地下室的梁柱節(jié)點左右梁端截面實際受彎承載力之和不宜小于上下柱端實際受彎承載力之和”的要求，對于高層建筑來說，由于首層處的柱截面往往遠大于框架梁截面，故即使有意增大框架梁截面并增加抗彎鋼筋用量，上述要求仍很難滿足。就此要求而言，則只有多層或小高層建筑才有可能以首層頂板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端，而真正意義的高層建筑則完全排除了這種可能性。
      2．2 不設地下室時的條件 高層建筑不設地下室通常是針對層數(shù)有限的小高層，或其基礎(chǔ)持力層較淺的情況，但從抗震角度考慮是不宜提倡的。
       (1)不管是采用天然地基基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，都是以基礎(chǔ)(承臺)面作為結(jié)構(gòu)嵌固端，且必須在該標高處的縱橫方向設置剛度較大的基礎(chǔ)梁加以連結(jié)，故首層層高應從基礎(chǔ)面算起；
       (2)若基礎(chǔ)(承臺)面標高與首層標高有一定距離而不設基礎(chǔ)梁連結(jié)或其剛度過小，則地面標高處應設有剛性地面來作為結(jié)構(gòu)嵌固端，首層層高可從地面層算起。若不設剛性地面，則上部結(jié)構(gòu)無從形成嵌固端，也即結(jié)構(gòu)計算簡圖不成立，設計上顯然是不允許的。 以上列舉的條件無非是說明要成為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，其下部結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度以保證柱根之間不產(chǎn)生相對位移，且能承受或平衡柱根彎矩。規(guī)范中規(guī)定“當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的二倍”正是基于這一考慮。

          3. 與嵌固端相關(guān)的技術(shù)問題

結(jié)構(gòu)嵌固端的形成或者說上部結(jié)構(gòu)對嵌固端的要求，在工程設計中還可引伸出若干相關(guān)的技術(shù)問題及其正確的設計方法，以下將分別探討。
       (1)單層地下室 當高層建筑僅設單層地下室且底板采用天然地基筏板基礎(chǔ)或樁一筏基礎(chǔ)時，通常選擇基礎(chǔ)底板而非首層作為結(jié)構(gòu)嵌固端，這有利于充分利用其基礎(chǔ)的“無限”剛度，為首層樓面的靈活結(jié)構(gòu)選型創(chuàng)造條件，即使是首層樓面留有大孔洞，或選用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，都不影響結(jié)構(gòu)計算的準確性。此外，規(guī)范規(guī)定地下室負一層的抗震等級與上部結(jié)構(gòu)必須一致，以基礎(chǔ)底板作為嵌固端不會造成地下室結(jié)構(gòu)造價的提高，反而可能取得較好的經(jīng)濟效益。即使單層地下室底板是以樁為基礎(chǔ)的普通梁板結(jié)構(gòu)，一般情況下仍然取底板處為結(jié)構(gòu)嵌固端，唯一例外的是地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時，其頂板通常具有作為結(jié)構(gòu)嵌固端的剛度，因此可取其作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。
       (2)投影面積比例 高層塔樓在地下室頂板上的投影面積比例大小對首層作為嵌固端的結(jié)構(gòu)有著不同的影響。當該比例*1時，若首層樓面符合作為嵌固端的其它條件，則該首層作為結(jié)構(gòu)嵌固端就毫無疑問了，但當上述投影面積比例＜＜1時，說明地下室側(cè)限遠離塔樓，塔樓發(fā)生的側(cè)向位移將波及首層樓面并使其發(fā)生變形，即使變形量很小，但嚴格說來首層作為嵌固端的剛度必然小于前一種情況，且變形又增大了上部結(jié)構(gòu)側(cè)移的計算值，同時首層骨架構(gòu)件也會由于自身的變形而產(chǎn)生附加內(nèi)力。作為有經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師，在實際設計中都會根據(jù)工程實際情況予以鑒別并作出相應的結(jié)構(gòu)處理。
      (3)大底盤多塔樓 大底盤多塔樓大多為商住樓，而且由于商用及居住性質(zhì)不同，對柱網(wǎng)的要求也不同，故通常需設置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。當大底盤的商用部分層數(shù)不多(如僅1—2層)，且結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設于大底盤的屋頂標高處時，塔樓的嵌固端就可考慮取在大底盤的屋頂處，至少在塔樓初算時可以如此假定，如圖3所示。這一考慮基于以下兩點：①既然屬大底盤，其樓層面積肯定大于塔樓的投影面積，加上大底盤屋頂設置轉(zhuǎn)換層，故大底盤的樓層平面剛度遠大于塔樓的樓層剛度；②轉(zhuǎn)換層之上通常為剪力墻、部分短肢剪力墻或異形柱一短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，為使轉(zhuǎn)換層上下部的側(cè)向剛度相近，大底盤部分肯定要將原位剪力墻增厚或增加新的剪力墻，從而使塔樓下的大底盤部分具有足夠的側(cè)向剛度。目前高層建筑結(jié)構(gòu)計算軟件的功能已較為完善，因此大底盤多塔樓建筑均以整體結(jié)構(gòu)進行計算，其嵌固端也不像結(jié)構(gòu)初算階段選擇在大底盤屋頂標高處。
       (4)高層建筑的基礎(chǔ)埋深 在研究探討高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端時，必然牽涉到其基礎(chǔ)埋深問題，高層建筑基礎(chǔ)要具有一定的埋置深度，首先是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定(包括抗滑)，其次有利于減弱地震反應。規(guī)范對高層建筑的基礎(chǔ)埋深有一量化規(guī)定，即“天然地基或復合地基基礎(chǔ)，可取階15，樁基礎(chǔ)可取階18”，但這一規(guī)定僅與建筑物的總高月有關(guān)，而與其它因素無關(guān)。 但我們在認真思考后發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)埋深除了與建筑物總高月有關(guān)外，還應與控制高層建筑體型重要指標的高寬比風心有關(guān)。如兩棟建筑物的高度量相同，但其高寬比階B分別為5，0和2，5，顯然風／B值較小者整體穩(wěn)定性更高，若采用相同的基礎(chǔ)形式，則階B值較大者其基礎(chǔ)埋深應更大。換言之，基礎(chǔ)埋深對月／B較大者應偏于嚴格，而對月／B較小者則可略為放松，不宜作相同處理甚至反其道而行之，否則就違背了基礎(chǔ)需一定埋深的原則。除了高寬比風／6外，基礎(chǔ)埋深還應與高層建筑的裙房底座寬度、地下室底盤寬度等因素有關(guān)，對地下室面積僅為塔樓投影面積者應偏于嚴格，相反對沒有裙房或地下室面積大于塔樓投影面積者則可略為放松。
       (5)首層樓面的活載 作為結(jié)構(gòu)嵌固端的首層樓面(地下室頂板)，其正常使用時的活載一般不太大，即使作為商業(yè)用途，其活載也僅為3．5kN／m2，但設計中要考慮施工過程中可能產(chǎn)生的施工荷載，對于首層梁板構(gòu)件取活載8．0—10．0kN／m2則往往是必要的。 當高層建筑主體結(jié)構(gòu)建至2層樓面時，首層地面自然而然就成為理想的施工場所，或用于堆放材料(袋裝水泥、砌塊、搭架鋼腳手架等)，或用于鋼筋加工，甚至作為載重汽車的行駛停放場等，即使是臨時荷載，其樓面活載也就有必要取較高值(該活載值僅作用于該層梁板，并不需傳給豎向構(gòu)件的墻柱)。此外，該層樓板配置通長面筋，不僅是出于增大剛度的考慮，而且是抵抗混凝土收縮和溫度應力的需要，特別是由于開發(fā)商的原因可能導致地下室頂板完成后要裸露一段時間(從幾個月到幾年不等)，為了防止或減少由于暴曬或暴露時間過長而產(chǎn)生的裂縫，配置足夠的樓板面筋尤為必要。首層樓面考慮較大的施工荷載，其梁板截面就需較大，有利于滿足首層樓面作為結(jié)構(gòu)嵌固端剛度要較大的要求。

          4. 結(jié)束語

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，無論選擇哪個部位作為結(jié)構(gòu)嵌固端，都可以通過結(jié)構(gòu)計算程序獲得準確的計算結(jié)果，但我們期望的是計算結(jié)果較真實地反映結(jié)構(gòu)的實際情況。為了達到這一目的，結(jié)構(gòu)計算時輸入正確的參數(shù)和數(shù)據(jù)固然相當重要，但結(jié)構(gòu)嵌固端的確定對結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的影響也相當大，因此重視結(jié)構(gòu)嵌固端的確定并非微不足道，且在嵌固端確定后設計中如何保證其成為真正的嵌固端，還有許多細節(jié)有待研究和完善，這是結(jié)構(gòu)設計人員不能忽視的重要環(huán)節(jié)。

五，地下室混凝土的澆注問題[轉(zhuǎn)]

    墻板混凝土澆注一般采用趕漿法，混凝土的流向是不可控制的，可能在這里施工時，混凝土已經(jīng)流到十幾米之遠，特別是頂板和墻板同時澆注，此現(xiàn)象更為嚴重，等澆注到那兒，可能已經(jīng)初凝已過；
還有頂板和墻板一起澆注，必須先澆注墻板，等墻板混凝土全部完成后，再進行頂板澆注，應該沒有多大的問題！
    澆筑混凝土應合理安排施工計劃及工序，合理留置施工縫，澆搗混凝土應連續(xù)進行，當必須間隙時應縮短時間，并應在前層混凝土凝結(jié)前將上層混凝土澆搗完畢�；炷�土運輸、澆筑和間歇允許時間如下：
混凝土強度等級＜C30時，若氣溫不高于25度，間歇時間不超過210min，氣溫高于25度時不超過180min；混凝土強度等級高于C30時，若氣溫不高于25度，間歇時間不超過180min，氣溫高于25度時，間歇時間不超過150min。
    另外，混凝土一次下料不能過厚、不均勻、不對稱�；炷�土下料不均勻、不對稱，影響混凝土的振搗順序，尤其是混凝土墻板的門洞口處，如果下料不對稱，混凝土的側(cè)壓力不均勻，容易將內(nèi)模擠壓偏位，同時混凝土一次下料過多，澆筑層過厚，振搗作用長度、半徑不夠，混凝土容易漏振、不密實，產(chǎn)生蜂窩、孔洞。

    地下室底板大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度和干縮變形，其次是砼的水灰比等，其預防措施如下：
1、嚴格控制水化熱。在滿足設計強度要求和征得設計同意的前提下，混凝土配合比設計可考慮采用60天強度，以減少水泥用量，同時，應選擇低熱水泥，減少水泥水化熱。
2、通過“雙摻”技術(shù)（摻加緩凝高效減水劑及粉煤灰），以減少水泥用量，并改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。
3、澆筑順序采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法，一次整體連續(xù)澆筑結(jié)束。
4、大體積混凝土澆搗完畢后，初凝前用長刮尺刮平，經(jīng)6小時先用鐵滾筒滾壓數(shù)遍，再用木抹子在混凝土表面拍實并搓毛兩遍以上，以閉合收水裂縫，防止產(chǎn)生表面收縮裂縫，約12~14小時后，覆蓋塑料薄膜和草包進行保溫保濕養(yǎng)護。并按規(guī)定時間測量混凝土各部位的溫度，確�；炷�土內(nèi)外溫度差不超過25℃。

六，地下室基坑圍護施工實例[轉(zhuǎn)]
1 工程概況
       上海鐵路西站乘務員公寓，位于車站西站臺南側(cè)，地下1層，地上7層，框架結(jié)構(gòu)，二層東南角有連廊與三層辦公樓相接，建筑面積5247m２。公寓樓地下室基坑平面尺寸33.10m×21.70m。基坑開挖深度：平板底為－4.15m，反梁底為－5.00m。場地地面標高±0.000m。
       樓的周圍環(huán)境是，西面有一道磚圍墻，距基坑邊3m，東面多層住宅外墻距基坑邊4m，北面相距2.30m就是火車站西站臺，且站臺高出基坑邊地面1.10m，南面場地寬闊(圖1)。施工期間，必須保證臨近建筑物的安全，特別要保證北面鐵路站臺的安全、不影響鐵路的正常運行。
       場地地質(zhì)狀況，自上而下土層分布：①雜填土厚1.30m；②粉質(zhì)粘土厚2.50m；③砂質(zhì)粉土厚2.70m；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚1.50m；⑤淤泥質(zhì)粘土厚7.00m。地下水位在地面以下0.50m。北面站臺邊3.50m左右寬的東西向地帶，地下3m深處有塊石等地下障礙物，東北角區(qū)域有一暗浜，浜底深3.40m。

2 基坑圍護方案
       (1)基坑圍護的必要性�；�礎(chǔ)位于③砂質(zhì)粉土之上，地下水豐富，基土滲透系數(shù)大，按基坑挖掘深度及周邊環(huán)境，不具備大開挖(結(jié)合井點降水)條件，必須采取相應的基坑圍護措施。
       (2)圍護方案選擇。①鋼板樁：打入時會發(fā)生震動，拔出過程中周邊地面會發(fā)生開裂，本工程緊靠鐵路站臺，環(huán)境險要，不能采用鋼板樁圍護方案。②鉆孔灌注樁擋土加外側(cè)深層水泥攪拌樁防水：因造價高，建設單位不同意采用。③深層水泥攪拌樁墻：在基坑開挖深度達4.15～5.00m的情況下，按重力壩的設計及構(gòu)造要求，基坑西、北兩側(cè)場地寬度不夠，不能完全采用常規(guī)的深層水泥攪拌樁墻方案。④深層水泥攪拌樁高低截面圍護結(jié)構(gòu)方案：在基坑邊場地寬度不夠的情況下，設想采用高低樁截面的深層水泥攪拌樁墻，高樁即為基坑外側(cè)的擋土墻，低樁位于坑內(nèi)基底以下，是近似于坑底加固的攪拌樁，施工時將高樁和低樁兩者交接在一起，形成整體的高低截面擋土墻，能解決場地寬度不夠的問題，征得設計方同意后采用此方案(圖2)。

3 深層水泥攪拌樁高低截面圍護結(jié)構(gòu)設計
       (1)樁墻截面尺寸：盡量利用場地有限的寬度，同時考慮鉆機施工的可能性，確定高樁樁墻的寬度，西面定為2.20m，北面站臺邊定為2.00m，東面定為2.70m，南西場地寬闊，按常規(guī)樁墻寬定為2.70m。西、北兩面已定高樁的寬度肯定不能滿足安全要求，東面因地下有暗浜，經(jīng)計算2.70m的寬度也不能滿足安全要求，必須加設低樁。低樁長度即為高樁在坑底以下的入土深度，一般為基坑深度的0.8～1.2倍，本工程取5.00m；低樁樁墻寬度應滿足高低樁墻整體的抗傾覆、抗滑移及整體穩(wěn)定性要求，計算中將樁墻向坑內(nèi)轉(zhuǎn)動的原點定為低樁底部的內(nèi)角點(圖2中的A點)。經(jīng)計算，北面低樁寬度為2.50m，西面低樁寬度為1.50m，東西低樁寬度為1.00m。
       (2)加強高樁懸臂部分的抗彎、抗剪能力：高樁與低樁的截面分界處，因樁墻截面削弱，特別是站臺方向，采用插毛竹予以加強。在北面及東、西兩轉(zhuǎn)角處5m范圍內(nèi)，在里外排樁中每隔1m插1根5m長的毛竹，以增強高樁的抗彎、抗剪能力。
       (3)攪拌樁布置：東、西、南三面攪拌樁采用格柵式布置，北面回填土中難以格柵成樁而采用滿布。
       (4)攪拌樁采用＃425普通水泥，摻量13%。攪拌樁施工順序應從低樁到高樁，若反向施工，在低樁施工時，因低樁在坑底以上段不噴漿，攪拌樁相互交接會削弱高樁截面 。

4 方案實施
       (1)發(fā)生問題及處理：北面攪拌樁外側(cè)離站臺邊凈空只有30cm，按鉆機可能的行走方向，只能先施工高樁，后施工低樁。基坑北面地下障礙物排除后回填土不密實，高樁施工時，因站臺方向土體堅實，基坑一側(cè)土體松軟，高樁成樁后發(fā)生樁身向基坑方向傾斜，特別在東側(cè)有暗浜的區(qū)域樁身傾斜達20cm左右。低樁成樁后，在基坑底能否保證高低樁正常交接是個疑問。若高低樁不交接，低樁不能與高樁共同作為整墻工作而成為一般的坑底土體加固，樁墻的穩(wěn)定性將削弱，向坑內(nèi)的位移將增加。為確保鐵路站臺的安全，在站臺方向圍護墻的東、西兩角上，采用增設鋼筋混凝土角撐予以加強的措施，角撐長度7.00m，截面寬60cm×25cm。角撐加設后，北面及其轉(zhuǎn)角部位的樁頂壓梁由10cm加厚到20cm，北面壓梁寬度增加到2.30m，即與站臺石岸邊相接。
       (2)實施結(jié)果：基坑土方采用機械挖掘，坑內(nèi)集水井排水。土方開挖后，檢查圍護結(jié)構(gòu)高低樁交接情況，東、西兩面正常，北面發(fā)現(xiàn)高低樁之間局部有間隙，原先的預測基本正確。從基坑土方開挖到地下室底板澆筑完畢，對圍護結(jié)構(gòu)進行水平位移觀測，觀測結(jié)果：北面圍護結(jié)構(gòu)跨中向坑內(nèi)的最大位移為25mm，站臺面沒有出現(xiàn)裂縫，確保了鐵路站臺的安全。

5 結(jié)語
       (1)在施工場地較小的情況下，一般的深基坑采用水泥攪拌樁高低截面圍護結(jié)構(gòu)是可行的。
       (2)當以水泥攪拌樁墻作為深基坑圍護，坑底土體又采取攪拌樁加固方案時，若采用“高低樁整體作用”思路，因增加了原擋土樁墻的抗傾覆力臂，則在安全度不變的情況下，能降低圍護結(jié)構(gòu)造價；而在造價不變的情況下，能提高圍護結(jié)構(gòu)安全度。
       (3)圍護結(jié)構(gòu)中三側(cè)的低樁伸入基礎(chǔ)底板下面，連同高樁一起提高了地基承載能力。本工程沒有樁基，預計本工程最終沉降量為200mm左右，工程竣工時最大沉降量為28mm，最大沉降差7mm，這可能與圍護結(jié)構(gòu)的作用有關(guān)。

七，深圳市某工程人防地下室設計若干問題探討[轉(zhuǎn)]

1.工程簡介

深圳市泰然實業(yè)有限公司306高層工業(yè)廠房是1棟18層(地下1 層)的框架一剪力墻 結(jié)構(gòu)的高層工業(yè)建筑。建筑面積31200m2，建筑高度79.8m，地震烈度為7度，框架等級為3 級，剪力墻等級為2級。地下室面積3908m2，其中含人防面積1390m2，分兩個人防單元 ，層高4.4m，樁基采用預應力砼管樁。
地下室的設計中考慮人防的問題，有一個平戰(zhàn)結(jié)合的問題，即既要考慮平常使用時荷載較小 ，需滿足建筑使用上大空間的問題，又要考慮人防時荷載較大，結(jié)構(gòu)上很難滿足大空間的問 題，如何協(xié)調(diào)兩種狀態(tài)下不同的使用要求，以下講幾點筆者在人防設計方面的一些體會，以 資借鑒。
2.人防結(jié)構(gòu)設計的特點
人防即人民防空，人民防空的任務是根據(jù)國防的需要，動員和組織群眾采取防護措施，防范 和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外，也是戰(zhàn)時防空的最重要的措施之一。防空地 下室結(jié)構(gòu)設計的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設計，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它 構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設計，二是孔口防護設計，包括出入口的防護和消波系統(tǒng)(防護設備)，其中出入 口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道(包括風井)的計算等 幾個方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴散室(箱)的設計，那么，這些內(nèi)容的結(jié) 構(gòu)設計與一般的結(jié)構(gòu)設計有何不同呢?
第一、結(jié)構(gòu)設計的可靠性可以降低，一般建筑結(jié)構(gòu)pf≈10，而人防結(jié)構(gòu)pf≈6% ，第二，考慮結(jié)構(gòu)的動力響應，第三，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進入塑性工作狀態(tài)，第四、材料設計 強度可以提高，實驗表明，在快速加載的情況下，這時材料力學性能發(fā)生比較明顯的變化， 主要表現(xiàn)為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結(jié)構(gòu)工作起到有利作用， 例如鋼材強度可提高1.15～1.5倍，對砼強度可提高1.5倍，這是在設計中考慮材料強度綜合 調(diào)整系數(shù)來完成的，第五，重視構(gòu)造要求，人防設計的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑設計不 同的，要求更為嚴格，故僅僅只考慮受力計算，不考慮構(gòu)造措施是不合理的。
根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)設計的特點，我們可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設計的一般原則，①平戰(zhàn)結(jié) 合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設計中，一般只涉及5級或6級人防設計， 結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時控制，而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實際情況 確定；②只進行強度的驗算，由于在核爆動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比 的控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu) 設計中，不必再單獨對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進行驗算；③只考慮一次核襲擊；④注意 各部件的協(xié)調(diào)，以免因設計控制標準不一致而導致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個防護建筑 的作用；⑤地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強弱相差較大的情況。
了解了結(jié)構(gòu)人防設計的特點及原則之后，我們首先就必須確定計算所需的荷載值。
3.人防荷載的確定
如前所述，人防地下室結(jié)構(gòu)設計主要考慮抵抗空氣沖擊波。當核武器在空中爆炸時，當沖擊 波傳播到地表時，形成反射沖擊波，因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播，且 壓力又高，所以反射波的傳播速度要比入射波快，當反射波波陣面終于趕上入射波波陣面后 ，則匯合成為一單一的沖擊波，即合成波，合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的，即 合成波是水平方向傳播的，對抗力等級較低的防空地下室來說，所受的沖擊波即為這種合成
波(即地面沖擊波)。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負壓作用，而對 于側(cè)壁和底板，因空氣沖作用于地表，壓迫土體并使其產(chǎn)生運動，上層土體受壓后連續(xù)向下 傳遞壓力，這種土體的壓縮狀態(tài)由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播，當遇到側(cè)壁 或底板的阻擋后，則會產(chǎn)生超壓、動壓和負壓作用，這就是側(cè)壁和底板需考慮的問題。
本工程人防地下室防護等級為6級(級別的確定是根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要 求》確定的，是由人防部門確定后發(fā)文予設計單位)，采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下 室，各部位等效靜荷載取值分別為：
3.1頂板：首層外墻為180mm實心磚填充墻，且墻面開孔面積大于50%，故不計上部建筑物對 地面空氣沖擊波超壓作用的影響，等效靜荷載標準值q=60KN/m2。
3.2側(cè)墻：上部建筑物為抗震設防的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，故應放入上部建筑物對地面空氣沖 擊波超壓值的影響，根據(jù)本工程地質(zhì)條件，人防地下室側(cè)壁范圍內(nèi)分別有非飽和土和飽和土 ，取其加權(quán)平均值，并考慮周圍基坑支護的阻隔作用，故地下室側(cè)壁等效靜載荷標準值q =40KN/m2。
3.3底板：本工程采用樁基礎(chǔ)，當核爆荷載q作用于頂板時，荷載隨板、梁、柱傳至 樁上，因人防設計時不考慮地基承載力和地基變形，由q產(chǎn)生的q由樁與底 板共同承受，故小于規(guī)范中按箱形地下室底板的等效靜荷載值40～50KN/m2。，與平時荷 載作用下因樁不均勻沉降而產(chǎn)生的底板受力相比，不起控制作用，故不予考慮。
3.4門框墻：所受荷載由兩部分組成，一是直接作用在墻上的荷載qe=200KN/m2。；二是 由門扇傳來的等效靜載標準值，分別按門扇的型號、大小計算確定。
3.5臨空墻：依工程實際情況和規(guī)范表4.5.7取其等效靜荷載標準值為130KN/m2。
3.6隔墻：隔墻分兩種，一是相鄰防護單元間隔墻的設計壓力值為50KN/m2。；二是6級人 防地下室與普通地下室相鄰間的隔墻，其普通地下室一側(cè)的設計壓力選用值為90KN/m2。 。
其它各種防護密閉門、防爆波活門、擴散室的設計壓力均由規(guī)范中有關(guān)規(guī)定選用，當所有構(gòu) 件的等效靜荷載值確定后，即可進行結(jié)構(gòu)計算。

4.荷載和內(nèi)力組合

荷載組合和內(nèi)力分析作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的荷載，應包括核爆動荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及 防空地下室的自重等，規(guī)范中對防空地下室不同部位應考慮的荷載組合給出了一個表格，結(jié) 構(gòu)設計時可根據(jù)各工程的結(jié)構(gòu)特點結(jié)合表格確定所需進行荷載組合的項目，本工程各個部位 參與組合的荷載分別為：
4.1頂板：頂板核爆動荷載標準值，頂板靜荷載標準值。
4.2側(cè)墻：豎向：頂板傳來的核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重標準值(僅 有局部剪力墻部位)，外墻自重標準值。橫向：核爆動荷載產(chǎn)生的水平動荷載標準值、土壓 力、水壓力。
4.3內(nèi)承重墻(柱)：在本工程中，將平時和戰(zhàn)時的荷載值進行對比不難發(fā)現(xiàn)，戰(zhàn)時所增加的 頂板核爆動荷載標準值小于平時各樓層的活荷載標準值之和，故此部位構(gòu)件不由戰(zhàn)時條件控 制。
在進行荷載組合時，需要明確兩個問題：一是上部建筑物質(zhì)自重標準值的確定，規(guī)范的條文 說明中第4.3.14條已詳細說明了各種不同的上部結(jié)構(gòu)型式，在進行荷載組合時可氛圍全部考 慮、考慮一半和不考慮三種情況，設計時應認真分析確定。二是頂板的組合中是否考慮上部 建筑物的倒塌荷載值，因為倒塌荷載的作用時間滯后于沖擊波峰值作用時間，且規(guī)范規(guī)定的 倒塌荷載產(chǎn)生的靜荷載值為50KN/m2。，小于沖擊波對頂板的等效靜荷載值，因 此在頂板荷載組合中不必計入倒塌荷載值。
在防空地下室結(jié)構(gòu)的設計中，其承載力設計應采用下列極限狀態(tài)設計表達式：γ0(γG
S+γQS)≤R(f，f，αk，……)(見規(guī)范第4.6.2條) ，需要指出的是幾個系數(shù)的定義：γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0；γQ—等效靜荷載分 項系數(shù)，取1.0；f—混凝土動力強度設計值(參規(guī)范表4.6.3)；f—鋼筋動 力強度設計值。(參規(guī)范表4.6.3)
由上式可明顯看出人防設計的特點(如前所述)，這樣與平時狀態(tài)下的內(nèi)力情況進行比較，本 工程中，頂板、側(cè)壁及人防區(qū)域內(nèi)構(gòu)件的水平受力由戰(zhàn)時控制，底板、基礎(chǔ)由平時控制。
求出構(gòu)件的內(nèi)力和配筋后，剩下需注意的問題就只有一些構(gòu)造要求了，《規(guī)范》第4.7節(jié)中 已作了很詳細的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設計人員只需認真研究體會規(guī)范條文的條件和適用范圍，結(jié)合工 程實際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的設計了。
解決了主要構(gòu)件的問題，人防地下室孔口防護的設計和平戰(zhàn)結(jié)合就成了剩下需研究的問題。
5.孔口防護和平戰(zhàn)兼顧
孔口防護包含三部分的設計內(nèi)容：一是防護密閉門與消波系統(tǒng)的設計，二是出入口通道內(nèi)臨 空墻、門框墻的設計，三是孔口其它構(gòu)件，如風井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之 間的隔墻等的設計，其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節(jié)中談到了荷 載的確定，設計人員可按一般墻體的計算模式，考慮人防設計的特點計算出內(nèi)力和鋼筋，而 門框墻的設計一般是按懸臂梁計算，但需注意的就是因平時使用時需要的出入口通道均較寬 ，而戰(zhàn)時又相應較窄，這樣有可能會使門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大，這種情況 下，可考慮在不影響功能使用的前提下，加設柱、梁改變門框墻的受力型式，得到較為經(jīng)濟 的設計效果，風井的設計中只計算土中壓縮波的壓力，對空氣沖擊波則不予考慮，因兩者不 會同時作用。開敞式通道更不考慮核爆動荷載，只考慮靜土側(cè)壓力，而防倒塌棚架的設計分 豎向和橫向兩項，豎向力即為倒塌荷載50KN/m2，屬靜載，橫向力即動壓設計值q，由《規(guī) 范》第4.5.10條確定，這兩項受力作用時間存在間隔，故不考慮同時作用，下面主要談談第 一條的設計內(nèi)容。
當空氣沖擊波到達出入口通道時，雖然有通道出入口的擴散作用，但遇墻體和門的反射作用 使作用在門上的總效應大于空氣沖擊波的壓力，約為2.0～3.5倍 。為方便工程設計人員， 國家將防密門進行系列化處理，依據(jù)設計壓力和門洞尺寸就可輕松地選擇定型的防密門。
而消波系統(tǒng)的產(chǎn)生是因為濾毒通風設備所能承受的允許壓力遠小于空氣沖擊波，若其防護措 施不能與主體抗力相適應，將直接影響整體工程防護能力。消波系統(tǒng)的基本思想是以堵為主 ，堵消結(jié)合，堵就是采用防爆波活門將沖擊波的大部分阻擋在室外，消就是使從活門孔進入 的少量沖擊波通過擴散室的擴散膨脹作用削弱其壓力，使其進入內(nèi)部的壓力不超過設備的允 許壓力，規(guī)范表4.9.1給出了消波系統(tǒng)選擇表，可按抗力等級與允許余壓值予以確定，一般 由防爆波活門及擴散室組成，防爆波活門的選用和擴散室各部分尺寸的確定均可在《規(guī)范》 中找到相應的表格和公式得到落實。這項工作在設計過程中既可由結(jié)構(gòu)專業(yè)完成，也可由建 筑、通風專業(yè)完成。
擴散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻，墻面本身受的荷載及活門傳來荷載均按臨空墻 荷載取值，擴散室與土相鄰的頂?shù)装寮巴鈮Π赐林袎嚎s波壓力確定荷載。
平戰(zhàn)兼顧設計是深入貫徹“平戰(zhàn)結(jié)合”建設方針一個重要環(huán)節(jié)，由于人防工程是戰(zhàn)時遭受敵 襲擊時作為保障城市居民生命安全和堅持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物，因此它需 要承受的荷載較一般結(jié)構(gòu)大幾十倍至數(shù)百倍，而且密閉要求很高，所以在設計中應盡量減小 結(jié)構(gòu)跨度，減少并縮小直通大氣的各種孔口，而這種處理原則，恰為平時使用造成諸多困難 ，《規(guī)范》第4.8條中對此點作了指導性的規(guī)定，所以具體做法應根據(jù)平時和戰(zhàn)時的具體要 求和工程本身的實際條件綜合研究確定。
平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計的基本原則是：1.工程平戰(zhàn)用途相近；2.轉(zhuǎn)換工作要小；3.一次設計，分兩步 施工；4.考慮兼容性和通用性；5.轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟、簡便、可靠。依據(jù)此原則，本 工程在設計中，對于戰(zhàn)時封堵設計，曾考慮采用整快砼板(厚80—100mm)封堵出入口，砼板 四 周包有槽鋼，下部分有滑輪，可在軌道中滑動，平時滑至門邊固定，戰(zhàn)時推動大門封堵出入 口，即能保證封堵效果，而且簡單、方便，不占空間，但不屬于人防戰(zhàn)時封堵的常規(guī)設計， 故后改為預制砼塊，豎向拼接封堵，得到人防審批部門的