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摘 要：建筑行业的发展，为人们带来了生活上的便利。目前，高层建筑越来越多，城市建设中出现了大量的地下室及地下车库，由于地下室位置重要，工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，所以如何设计好地下室结构以及其建设问题成为了焦点。本文就地下室结构设计中的一些常见问题与对应处理措施这一话题进行了简单阐述，为优化地下室结构设计提供了参考性意见。
关键词：地下室；结构设计；抗浮；防水；超长
地下室结构建设是现代化、商业化发展的必然结果，方便了人们的生活。在地下室结构设计中必须遵循安全、适用和合理的原则，合理地优化和处理地下室结构设计中问题，不断地进行探索和创新，才能更加合理、更加有效地开发和利用地下空间。另外，地下室结构设计比较复杂，一些主要技术问题如地下室抗浮设计、地下室防水设计、超长地下室结构设计、地下室保护层厚度问题等等，现简要论述地下室结构设计中经常遇到的几个问题,与同行共同探讨。
一 .地下室抗浮设计问题
近年来，由于土地资源的宝贵，地下室层数越来越多，不少地下室因为地下水的原因，在施工过程中出现整体上浮，造成梁、板、柱出现大量裂缝渗水等等，造成了重大的安全隐患和财产损失。因此地下室的抗浮设计的重要性可想而知，应引起足够重视。地下室的抗浮设计基本上可分为三种情况考虑：
1. 地下室未施工完毕或地下室施工完毕便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构层还没有施工，恒载还没有施加，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。
2. 地下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构自重不足于抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。
3. 结构自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。
《建筑地基基础设计规范》规定，岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水浮力的设计水位。对重要工程抗浮设计水位的确定，应进行水文实验，并经专家论证后确定。
地下室抗浮措施，一般有两种方法“压”和“拉”。“压”即采取增加自重的方法来抗浮要求，一般有加厚地下室底板，增加地下室覆土厚度等，这种方法由于增加了地下室深度，经济效益并不理想。“拉”即是采用抗拔桩、抗浮锚杆，抗拔桩是利用桩身摩擦力和桩自身重量来抵抗水浮力，桩型一般选择灌注桩，抗拔力不大的情况下也可采用预制桩，除了验算正向荷载的桩数外，还要验算兼作抗拔的桩数，此处不再累述；抗浮锚杆是在底板和土层之间的拉杆，锚杆直径一般150～200MM，锚杆桩局限性比较大，不适于底板下为淤泥、卵石及沙土层，当底板下有坚硬土层时，是一种比较简单又经济的抗浮措施。
二．地下室防水设计问题
地下工程防水是一项非常重要的系统性工程，它将涉及设计、施工、材料选择等诸多方面内容。设计是地下工程防水的基础，必须控制裂缝产生及限制裂缝的最大宽度，因此，对于结构防水的要求及所处环境，强化地下室结构自防水能力，并用动态的观点从材料的耐久性、材料的适应性以及不同防水材料之间的相容性的全局选择适用的防水材料，按照设计要求施工，才能有效提高地下结构防水的可靠性和耐久性。
1. 结构自防水设计。结构自防水是根本防线。当有防水要求时混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值按规范确定，且不应小于0.6Mpa。近年来，许多地下工程采用补偿收缩混凝土和纤维混凝土作地下室的结构自防水材料，进一步提高了地下结构的抗裂防渗功能。我国目前混凝土外加剂和高性能混凝土技术已基本普及，混凝土质量已大大提高，这是地下结构自防水的保证。
2. 附加防水层设计。地下工程中单独采用结构自防水的做法是欠妥的，目前市场上过于夸大外加剂(如减水剂、早强剂、微膨胀剂等)的作用。在地下工程中，由于碱-骨料的反应、氯离子的侵蚀和混凝土冻融破坏等等，很难避免防水混凝土受到地下水的侵蚀、各种内外力的不利影响及混凝土结构产生有害裂缝而导致渗漏，并考虑混凝士的耐久性(如徐变、碳化因素)等，因此，对防潮、防水要求较高的地下室，即使地下水位不高，也应在混凝土结构的迎水面上设置附加防水层。附加防水层常用材料：防水砂浆、防水涂料、高分子防水卷材等。
三． 地下室结构超长问题
随着建筑物高度和数量的不断增加,地下室的层数、长度和宽度也随之增加，带多塔结构超长地下室数量也越来越多。地下结构虽然受温度变化的影响较地上
结构小, 但周边的约束作用较强，结构超长问题的重要性仍然不容忽视。为了减少裂缝，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：
1． 后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体，对防止较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。地下结构一般在结构长度大于40～60m时宜设置一道伸缩后浇带, 主楼与裙房或纯地下室宜设置沉降后浇带。普通的伸缩后浇带宽度不宜小于800mm，宜设置在柱距三等分的中间范围，后浇带处梁、板宜设附加钢筋，面积宜为原钢筋的20%。补浇时应采用高一级的混凝土，且宜采用早强、补偿收缩的混凝土。地下室底板和地梁钢筋连续贯通后浇带；侧板的钢筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接；地下室顶板板的钢筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接；地下室顶板梁的钢筋则梁底钢筋连续贯通后浇带，梁顶负筋和梁侧腰筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接。用于释放温度和收缩应力的后浇带最好在两侧砼浇筑二个月后补浇，用于调节沉降差的的后浇带应在主楼结顶一个月后补浇。在有防水要求的部位设置后浇带，应考虑止水带构造。
2． 膨胀带。膨胀带简单说就是加了膨胀剂的混凝土带状区域，自身可以膨胀以补偿混凝土的收缩。原理是带内混凝土通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和带边混凝土的约束作用下，在混凝土中产生一定的预压应力，使结构的收缩拉应力得到适当的补偿，从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带，设置位置位于结构的中间部位即混凝土收缩应力最大的地方。膨胀加强带优点是取消外防水措施、施工方便、降低成本、缩短工期。 3． 补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土是指在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土。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；同时在水泥硬化过程中，膨胀结晶体(如钙矾石)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。设计要求的具体掺量应根据实际采用的材料通过配合比试验确定。同时最好要求掺入抗裂纤维，抗裂纤维因其具备独特的抗拉强度和分散性，能够立体的分布在砂浆、水泥混凝土中，对砂浆、水泥混凝土起着良好的拉附作用。同伴纤维每立方混凝土掺量在0.9-1.8Kg之间，主要品种有聚丙烯和聚丙烯晴。
4． 提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁增加钢筋网片，在混凝土面层起强化作用；侧壁受到底板和顶板的约束，混凝土收缩膨胀不一致，一些工程在地下室外墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力；由于墙与柱的配筋率相差较大，混凝土胀缩变形与限制条件有关，又由于应力集中原因，在离柱子1～2m的墙体上易出现竖向收缩裂缝。设计要求在墙柱连接处设水平附加筋，附加筋的长度为2000mm ，插入柱子中200mm，插入墙体中1800mm，该处配筋率相应提高10%～15%。这样，有利于分散墙柱间的应力集中，避免竖向裂缝的出现。
5． 新技术的应用。如预应力技术的应用。在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢筋，施加预压应力, 使混凝土截面受到某种量值与分布的内压力， 以部分或全部抵消使用荷载产生的拉应力，提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。
同时，在采取以上技术措施时，施工单位应要注意施工质量及加强混凝土的养护。
四． 地下室保护层厚度问题
地下室保护层厚度的设计是非常值得探讨的问题。保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）中规定，结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm等一系列的规定。混凝土构件的最小保护层厚度，能保证钢筋与混凝土之间的粘结锚固及保护钢筋免受锈蚀，直接影响到结构的承载能力及混凝土的耐久性。
结束语：
地下室结构设计是一个非常复杂的程序，如何优化地下室结构设计问题，内容非常广泛，本文只粗浅的分析了地下室结构设计中的几个常见问题及地下室结构设计的优化措施，希望与结构同仁共同探讨。
参考文献：
[1]刘鹏,吴笑天.地下室结构设计与施工探讨[J].科技致富向导,2011,(24).
[2]李建芬,蔡健,黄泰赟.大型地下室结构设计及施工技术措施[J].华南理工大学学报,2000,(09).
[3]庄致来,莫勇.地下室结构设计工程中常见问题分析及对策[J].建筑技术, 2010,(09).
[4]李享,谭素群.地下室结构设计中的若干问题[J].山西建筑,2007,(04).
[5]阎红伟,柴万先.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].工业建筑, 2005,(10).
[6] GB 50108- 2008,地下工程防水技术规范
关键词：地下室；结构设计；抗浮；防水；超长
地下室结构建设是现代化、商业化发展的必然结果，方便了人们的生活。在地下室结构设计中必须遵循安全、适用和合理的原则，合理地优化和处理地下室结构设计中问题，不断地进行探索和创新，才能更加合理、更加有效地开发和利用地下空间。另外，地下室结构设计比较复杂，一些主要技术问题如地下室抗浮设计、地下室防水设计、超长地下室结构设计、地下室保护层厚度问题等等，现简要论述地下室结构设计中经常遇到的几个问题,与同行共同探讨。
一 .地下室抗浮设计问题
近年来，由于土地资源的宝贵，地下室层数越来越多，不少地下室因为地下水的原因，在施工过程中出现整体上浮，造成梁、板、柱出现大量裂缝渗水等等，造成了重大的安全隐患和财产损失。因此地下室的抗浮设计的重要性可想而知，应引起足够重视。地下室的抗浮设计基本上可分为三种情况考虑：
1. 地下室未施工完毕或地下室施工完毕便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构层还没有施工，恒载还没有施加，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。
2. 地下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构自重不足于抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。
3. 结构自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。
《建筑地基基础设计规范》规定，岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水浮力的设计水位。对重要工程抗浮设计水位的确定，应进行水文实验，并经专家论证后确定。
地下室抗浮措施，一般有两种方法“压”和“拉”。“压”即采取增加自重的方法来抗浮要求，一般有加厚地下室底板，增加地下室覆土厚度等，这种方法由于增加了地下室深度，经济效益并不理想。“拉”即是采用抗拔桩、抗浮锚杆，抗拔桩是利用桩身摩擦力和桩自身重量来抵抗水浮力，桩型一般选择灌注桩，抗拔力不大的情况下也可采用预制桩，除了验算正向荷载的桩数外，还要验算兼作抗拔的桩数，此处不再累述；抗浮锚杆是在底板和土层之间的拉杆，锚杆直径一般150～200MM，锚杆桩局限性比较大，不适于底板下为淤泥、卵石及沙土层，当底板下有坚硬土层时，是一种比较简单又经济的抗浮措施。
二．地下室防水设计问题
地下工程防水是一项非常重要的系统性工程，它将涉及设计、施工、材料选择等诸多方面内容。设计是地下工程防水的基础，必须控制裂缝产生及限制裂缝的最大宽度，因此，对于结构防水的要求及所处环境，强化地下室结构自防水能力，并用动态的观点从材料的耐久性、材料的适应性以及不同防水材料之间的相容性的全局选择适用的防水材料，按照设计要求施工，才能有效提高地下结构防水的可靠性和耐久性。
1. 结构自防水设计。结构自防水是根本防线。当有防水要求时混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值按规范确定，且不应小于0.6Mpa。近年来，许多地下工程采用补偿收缩混凝土和纤维混凝土作地下室的结构自防水材料，进一步提高了地下结构的抗裂防渗功能。我国目前混凝土外加剂和高性能混凝土技术已基本普及，混凝土质量已大大提高，这是地下结构自防水的保证。
2. 附加防水层设计。地下工程中单独采用结构自防水的做法是欠妥的，目前市场上过于夸大外加剂(如减水剂、早强剂、微膨胀剂等)的作用。在地下工程中，由于碱-骨料的反应、氯离子的侵蚀和混凝土冻融破坏等等，很难避免防水混凝土受到地下水的侵蚀、各种内外力的不利影响及混凝土结构产生有害裂缝而导致渗漏，并考虑混凝士的耐久性(如徐变、碳化因素)等，因此，对防潮、防水要求较高的地下室，即使地下水位不高，也应在混凝土结构的迎水面上设置附加防水层。附加防水层常用材料：防水砂浆、防水涂料、高分子防水卷材等。
三． 地下室结构超长问题
随着建筑物高度和数量的不断增加,地下室的层数、长度和宽度也随之增加，带多塔结构超长地下室数量也越来越多。地下结构虽然受温度变化的影响较地上
结构小, 但周边的约束作用较强，结构超长问题的重要性仍然不容忽视。为了减少裂缝，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：
1． 后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体，对防止较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。地下结构一般在结构长度大于40～60m时宜设置一道伸缩后浇带, 主楼与裙房或纯地下室宜设置沉降后浇带。普通的伸缩后浇带宽度不宜小于800mm，宜设置在柱距三等分的中间范围，后浇带处梁、板宜设附加钢筋，面积宜为原钢筋的20%。补浇时应采用高一级的混凝土，且宜采用早强、补偿收缩的混凝土。地下室底板和地梁钢筋连续贯通后浇带；侧板的钢筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接；地下室顶板板的钢筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接；地下室顶板梁的钢筋则梁底钢筋连续贯通后浇带，梁顶负筋和梁侧腰筋在后浇带全部断开，补浇时采用搭接或焊接。用于释放温度和收缩应力的后浇带最好在两侧砼浇筑二个月后补浇，用于调节沉降差的的后浇带应在主楼结顶一个月后补浇。在有防水要求的部位设置后浇带，应考虑止水带构造。
2． 膨胀带。膨胀带简单说就是加了膨胀剂的混凝土带状区域，自身可以膨胀以补偿混凝土的收缩。原理是带内混凝土通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和带边混凝土的约束作用下，在混凝土中产生一定的预压应力，使结构的收缩拉应力得到适当的补偿，从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带，设置位置位于结构的中间部位即混凝土收缩应力最大的地方。膨胀加强带优点是取消外防水措施、施工方便、降低成本、缩短工期。 3． 补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土是指在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土。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；同时在水泥硬化过程中，膨胀结晶体(如钙矾石)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。设计要求的具体掺量应根据实际采用的材料通过配合比试验确定。同时最好要求掺入抗裂纤维，抗裂纤维因其具备独特的抗拉强度和分散性，能够立体的分布在砂浆、水泥混凝土中，对砂浆、水泥混凝土起着良好的拉附作用。同伴纤维每立方混凝土掺量在0.9-1.8Kg之间，主要品种有聚丙烯和聚丙烯晴。
4． 提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁增加钢筋网片，在混凝土面层起强化作用；侧壁受到底板和顶板的约束，混凝土收缩膨胀不一致，一些工程在地下室外墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力；由于墙与柱的配筋率相差较大，混凝土胀缩变形与限制条件有关，又由于应力集中原因，在离柱子1～2m的墙体上易出现竖向收缩裂缝。设计要求在墙柱连接处设水平附加筋，附加筋的长度为2000mm ，插入柱子中200mm，插入墙体中1800mm，该处配筋率相应提高10%～15%。这样，有利于分散墙柱间的应力集中，避免竖向裂缝的出现。
5． 新技术的应用。如预应力技术的应用。在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢筋，施加预压应力, 使混凝土截面受到某种量值与分布的内压力， 以部分或全部抵消使用荷载产生的拉应力，提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。
同时，在采取以上技术措施时，施工单位应要注意施工质量及加强混凝土的养护。
四． 地下室保护层厚度问题
地下室保护层厚度的设计是非常值得探讨的问题。保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）中规定，结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm等一系列的规定。混凝土构件的最小保护层厚度，能保证钢筋与混凝土之间的粘结锚固及保护钢筋免受锈蚀，直接影响到结构的承载能力及混凝土的耐久性。
结束语：
地下室结构设计是一个非常复杂的程序，如何优化地下室结构设计问题，内容非常广泛，本文只粗浅的分析了地下室结构设计中的几个常见问题及地下室结构设计的优化措施，希望与结构同仁共同探讨。
参考文献：
[1]刘鹏,吴笑天.地下室结构设计与施工探讨[J].科技致富向导,2011,(24).
[2]李建芬,蔡健,黄泰赟.大型地下室结构设计及施工技术措施[J].华南理工大学学报,2000,(09).
[3]庄致来,莫勇.地下室结构设计工程中常见问题分析及对策[J].建筑技术, 2010,(09).
[4]李享,谭素群.地下室结构设计中的若干问题[J].山西建筑,2007,(04).
[5]阎红伟,柴万先.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].工业建筑, 2005,(10).
[6] GB 50108- 2008,地下工程防水技术规范