工程建设与设计
&高层建筑大底盘地下室结构设计
The Basement Structure Design of High-rise Building
倪亚楠，吴强韩宏文，
（机械工业第一设计研究院，合肥230601）HAN Hong-wen,NI Ya-nan,WU Qiang
(TheFirst Design &Research Institute of Machinery Industry,Hefei 230601,China)
【摘
要】根据高层建筑大底盘地下室结构的受力特点，选择合理的计算方法，分析超长地下室裂缝产生的主要原因，提出在设计
和施工中应注意的相关要点，同时对塔楼及裙房基础设计进行分析、探讨。
【Abstract 】According to the high-rise building basement structure stress characteristic, choose the reasonable calculation method, analysis
of main causes of cracks in super long basement, some points should be paid attention to in the design and construction of ，At the same time on the design of tower and podium foundation to carry on the analysis, discussion. 整体模型；分离模型；地下室裂缝；大底盘基础【关键词】大底盘地下室；
the whole model ；separation model ；cracks in basement ；large chassis base 【Keywords 】large basement ；
【中图分类号】TU926【文献标志码】A
10.13616/j.cnki.gcjsysj.2014.08.004【DOI 】
【文章编号】1007-9467（2014）09-0038-03
1引言
随着21世纪经济的高速发展和人们生活水平的日益提高，私家车越来越普遍，停车位不足成为小区无法避免的一个问题。为了不影响小区地上的绿化环境，在此期间兴建的住宅小区往往会设置相应大型单层或多层的地下室用来满足停车的需求。对结构专业来说，如何设计一个既安全可靠又经济合理的地下室一直是众多专家和设计人员较为关心的问题，笔者通过对蚌埠、合肥地区近些年此类建筑的多次设计、总结，对大底盘地下室结构设计提出自己的一些看法、认知。
面，在计算风荷载时，一般可以不考虑各塔楼间的相互影响。但当多栋塔楼相邻较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。（2）每个塔楼都有独立的变形，其变形不仅与塔楼本身因素有关，还与底盘的连接关系和底盘的受力特性有关。各塔楼之间没有直接影响，在抗震设计时，一般可以不考虑塔楼间的相互作用。
2. 1分离模型
通常住宅小区工程的塔楼仅有地下室没有裙房，或既有裙房又有地下室，但裙房设缝。在这两种情况下，设计中可以采取措施使地下室顶板作为上部结构的崁固部位，将各塔楼
2结构特点及计算模型选取
是指在多栋高层建筑的底部有一个连成一般多塔结构，
整体的大裙房形成的大底盘。目前，较多的住宅小区是每栋独立的主楼共同落在一个大底盘地下室上，这种结构不是严格意义上的多塔结构，但可以参考多塔结构的计算方法分析。多塔大底盘具有两个突出的特点：（1）每个塔楼都有独立的迎风【作者简介】（1982~），男，安徽蚌埠人，一级注册结构工程韩宏文
师，从事结构工程设计与研究，（电子邮箱）hhw820915@163.com 。
及裙房地上部分沿缝切开，不切分地下室，分别按单塔结构计算分析。
2. 2整体模型
整体模型是将各塔楼和底盘作为一个整体结构来计算分析，此种方法的计算要点[1]：（1）在中执行【多塔定义】命令，来完成多塔的划分。（2）各塔楼不同的混凝土强度、抗震等级、钢构件钢号，在中分别定义。（3）多塔结构参数定义设置时，结构体系应设定为，计算振型的取值不应小于塔楼数的9
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建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
倍，并使X 、Y 方向的有效质量系数都不小于0.9。整体模型计层间位算多塔结构的大多数控制参数按分塔输出，如位移比、移比、层间侧移刚度比、层间受剪承载力比、剪重比等，以及进行全楼构件内力和配筋计算，还可以将整体计算的有关数据，如上部结构荷载与刚度传给基础，再进行基础设计。但由于各个塔楼的结构体系、楼层数、建筑造型等差异较大时，整体模型很难反映出各塔楼不同的扭转特性，而分离模型则较为简单明确。
根据多年的工程设计实践，在计算上部结构时采用分离模型较为简洁，而在计算地下室和基础时采用整体模型则较为真实准确。
而额外增加了许多钢筋，造成了很大的浪费。
3. 2防止裂缝的措施
除了荷载作用下的受力裂缝，混凝土的开裂主要包括3个方面：一是混凝土浇筑后硬化过程中的干缩裂缝；二是使用过程中的外界温度变化导致的伸缩裂缝；三是基础不均匀沉降产生的裂缝。目前，很多地下室通过温度后浇带使得间距小于规范规定的最大间距，可还是会出现严重的裂缝问题。经过多起问题总结发现：目前，工程中的裂缝问题大多数是干缩裂缝。引起干缩裂缝的主要原因是施工养护和材料问题。控制干缩裂缝最重要的是对施工过程和混凝土材料构成的控制，必须加强施工措施，增强混凝土防裂抗渗性能。其主要措施为：(1)精选砂、石骨料，注意骨料配合情况（; 2）控制水泥用量并优
[5]
选水化热低的水泥（; 3）混凝土采用后期强度（60~90d），降低
3地下室裂缝计算及防止裂缝的措施
大底盘地下室往往是超长混凝土结构，在以往的施工现场或多或少地都会发现一些裂缝，这些裂缝有的需要修补，有的需要返工、加固处理，从而增加了施工成本和周期。这些频繁出现的裂缝应该引起结构设计人员的足够重视，在结构设计中应提出相应的措施避免裂缝的产生。
; 4）注意混凝土硬化过程的养护（; 5）慎重选用外加水泥用量（
剂（; 6）尽可能晚拆模，拆模时混凝土温度不能过高。在设计施工图时还应注意：（1）地下室每隔30~40m设置贯通顶板、底板及墙板的施工后浇带，后浇带应设置在跨中受力较小位置，底板及外墙的后浇带宜附加防水层[6]（; 2）地下室外墙竖向和水平分布筋应双层双向布置，间距不宜大于150mm ，配筋率不宜小于0.3%，每层地下室外墙在墙体高度的水平中线部位上下500mm 范围内，水平筋的间距加密为100mm; （3）配筋量相同的情况下，可按细而密的原则选筋（筏形基础的钢筋间距不宜），地下室四角处的基础、板、墙钢筋加密。小于100mm
对于超长结构，以上各条措施应在施工图中注明，并应在施工交底中强调。超长结构的设计人员有义务和必要了解施工相关知识，为结构避免裂缝做出预先控制。总的来说，避免裂缝问题的关键在于设计人员的精心设计，施工单位严格按要求施工。
3. 1裂缝计算
按《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010) [2]表3.4.5中要求, 二a 类环境下裂缝控制等级为三级的裂缝宽度限值为0.2mm ，第7.1.2条提出了钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算公应先明确此裂缝计算公式所适用范围[3]：（1）只适合单向简式。
支受弯构件；双向受弯构件不适用，如双向板、双向密肋板；（2）对于连续梁计算裂缝宽度偏大，主要是因为连续梁受荷）外墙挡土后，端部外侧受阻产生拱效应，降低了钢筋应力；（3墙是压弯构件，不宜采用此公式。由于规范未明确计算方法及计算软件的限制，目前绝大部分的结构施工图都还是按计算程序的计算结果来设计。
裂缝的控制还应注意以下几点：（1）对于荷载作用下的受力裂缝控制按《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010) 公式计算得到的混凝土受拉、受弯和偏心受压构件的裂缝宽度，对处于一类环境中的民用建筑钢筋混凝土构件，可不作为控制工程安全的指标；（2）无特别要求的一般民用地下室，基础及外墙外侧在有柔性防水面层情况下，允许裂缝宽度可放宽至0.3~0.4mm[4]；（3）厚度≥1m 的厚板基础，无须验算裂缝宽度。目前的较多工程，由于验算受弯裂缝宽度超过规范允许值，因
4高层建筑结构大底盘基础设计
由于大底盘基础上高层建筑和裙房的高度相差很大，造成荷载大小相差也很大，各个塔楼的结构形式不同，对基础的要求也不同，造成基础刚度很不均匀。对于这种情况如何准确地反映出基础的内力计算，控制不均匀沉降量是设计人员必须面对的问题。
4. 1设置沉降后浇带
当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙
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工程建设与设计
&房一侧设置用于控制沉降差的后浇带，当高层建筑基础面积满足地基承载力和变形要求时，后浇带宜设在与高层建筑相降低高邻裙房的第一跨内。当需要满足高层建筑地基承载力、层建筑沉降量、减小高层建筑与裙房间的沉降差而增大高层建筑基础面积时，后浇带可设在距主楼边柱的第二跨内，此时应满足以下条件[7]：（1）地基土质均匀；（2）裙房结构刚度较好（3）后浇带且基础以上的地下室和裙房结构层数不少于2层；
一侧与主楼连接的裙房基础底板厚度与高层建筑的基础底板厚度相同。在基础模型计算中设置后浇带位置，可根据浇筑后浇带时上部结构完成情况和基础沉降稳定情况输入参数值，取值范围在0~1之间的小数，初始值为0.5。
近年来，大底盘高层建筑采用后浇带施工工艺较多，其主要步骤为：先将裙房和塔楼的筏板基础通过后浇带划分开，两侧混凝土结构分别施工，当实测沉降值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后，方可将后浇带浇筑闭合。这样既较好
[8]
共同作用的基础变形和基底反力计算确定。整体基础降低了基础施工难度，可取得良好的技术经和济效益。
5结语
大底盘地下室要按照安全可靠、经济合理的原则进行设计。合理地选择计算模型，正确地计算塔楼和裙房的受力是设计的关键。地下室裂缝的控制不应一味地增加钢筋，对混凝土材料及施工工艺提出合理且详细的要求，能更好地避免裂缝的发生。基础设计要根据上部结构特点合理地选择基础形式。这里，要考虑的不仅仅是力学计算的简便，还要考虑到基础施工难度及工程造价。总的来说，大底盘地下室涉及的问题较多，设计人员要在把握总体方案的同时，逐步完善细节上的处理。
【参考文献】
【1】杨星.PKPM 结构软件从入门到精通[M].北京：中国建筑工业出版
社，2010.
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【3】住房和城乡建设部工程质量安全监管司，等. 全国民用建筑工程设
计技术措施——结构（混凝土结构）[M].北京：中国计划出版社，2012.
【4】朱炳寅. 建筑结构设计问题及分析（第二版）[M].北京：中国建筑工
业出版社，2013.
【5】朱炳寅、娄宇、杨琦. 建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版）
[M].北京：中国建筑工业出版社，2013. 【6】JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构设计规程[S].【7】GB50007—2011建筑地基基础设计规范[S].
【8】住房和城乡建设部工程质量安全监管司，等. 全国民用建筑工程设
计技术措施———结构（地基与基础）[M].北京：中国计划出版社，2010.
地解决了塔楼与裙房沉降差的问题，也避免了设置永久沉降缝带来的不便。采用沉降后浇带施工的缺点是：对中、低压缩性土层，一般在主体结构封顶后浇筑后浇带混凝土，这样大约沉降后浇带的保护以及在地下水位较高地区需要1~2a时间，
降水周期较长，增加了工程费用和施工难度。
4. 2基础整体设计
基础整体设计是指主楼和裙房之间的基础不设缝，也不设置沉降后浇带，以便充分发挥地下室功能，这也是目前基础设计的总体趋势，为此要求把沉降差、整体挠曲和整体倾斜控制在允许范围内，一般沉降差控制在30mm 以内，主楼与相邻裙房柱的沉降差不应大于跨度的0.1%，整体倾斜控制在0.15%整体挠曲控制在0.3%以内，主楼下筏板的整体挠~0.3%之间，
曲不宜大于0.05%。这就需要控制主楼和裙房的相对沉降，按照上部结构的刚度对应采取不同的基础形式，采用变刚度调平技术设计，以“强化主体，弱化裙房”的原则进行设计，如：主楼采用筏板基础，裙房采用独立基础；主楼采用桩筏基础，裙房采用筏板基础。采用基础整体设计时，高层建筑及与其紧邻一跨裙房的筏板应采用相同厚度，裙房筏板的厚度宜从第二跨裙房开始逐渐变化，应同时满足主楼、裙房基础整体性和变形要求。
整体基础筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础和地基土40
【收稿日期】2014-07-02