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摘要：本文简要介绍了大底盘高层建筑地下室结构的类型及设计要点，重点对大底盘多塔结构地下室嵌固部位的位置与地下室抗震等级的关联，地下室基础底板模板，结构专业经济性控制及地下室的抗浮问题进行了分析。
关键词：大底盘；高层建筑；地下室；结构设计
Abstract: This paper briefly introduces the types and main design points of the basement structure of tall buildings, associated with emphasis on large-chassis-mount multi-tower structure basement embedded parts of the position and the basement seismic grade, the basement foundation slab formwork, anti floating problem structure of professional economic control and basement are analyzed.
Keywords: large chassis; high-rise building basement; structure design
中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：
大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下车库建筑以及大跨空间、多层地下结构的出现，在目前住宅小区建设以及大型公建项目中都占有非常重要的地位，其面积可达总竣工建筑面积的10%。大底盘高層建筑由于上部结构塔楼相对大底盘地下结构刚度大，荷载不均匀，基底反力不均匀，基础底板的均匀变形，设计不当会引起基础开裂。除此，之外，大底盘高层建筑地下室结构还有一些关键设计需要重点关注。
一、大底盘高层建筑地下室结构类型及设计要点说明
根据地下室层数及地下室与主楼连接方式通常可分为5种结构类型，我们以地下车库结构为例说明，即与主楼断开单层地下车库、与主楼断开双层地下车库、与主楼相连单层地下车库、与主楼相连双层地下车库、地上一层、地下一层大平台式车库五种。
（1）与主楼断开单层车库
一种是车库与主楼完全脱开，仅以通道相连。另一种是车库和主楼各为单体，结构计算相对简单。设计时应注意车库埋深大于主楼基础埋深时，应尽量使主楼外墙与车库外墙净距增加。如无条件时，车库与主楼间应设有效支护，并交代先施工车库后施工主楼，车库基坑开挖时不应使主楼基底土受到扰动。【7度设防】车库一般为丙类建筑，抗震等级为四级[1]。7度Ⅰ、Ⅱ类场地丙类建筑不需进行地震作用计算。中柱最小总配筋率应增加0.2%。
（2）与主楼断开双层车库
一种是车库与主楼完全脱开，仅以通道相连。另一种车库和主楼各位单体，结构计算相对简单。车库自重远不足以抗浮，车库底板配筋基本由水浮力控制。设计时应注意在设计前摸清主楼边界与车库边界关系。确定主楼基础埋深时，应考虑主楼与车库边界距离，保证施工的可行性。注明基础施工顺序：先车库后主楼。
（3）与主楼相连单层车库
车库与多栋主楼相连形成大底盘。设计时应注意嵌固部位设在主楼地下室顶板时，应注意主楼顶板与车库顶板高差不能太大（最好≤0.8m）。嵌固部位设在基底时，上部结构应按多塔模型复核构件配筋。车库柱配筋应考虑0.2Q0剪力调整。主楼顶板与车库顶板间应设加腋，便于传递地震力。主楼相关范围内抗震等级应同主楼抗震等级。
（4）与主楼相连双层车库
双层车库与多栋主楼相连形成大底盘。
（5）地上一层、地下一层大平台式车库
主要特点：车库分地下一层，地上一层。地上车库周边一般设置沿街商铺。小区景观设在地上车库顶板上。主楼范围在地下、地上一层、大平台均有入口大堂。主楼范围在大平台处底部架空。设计时为避免地面二层以上形成多塔结构，大平台层应合理分缝，避开景观水池、避开小区变用户变、防止塔楼偏置。主楼剪力墙布置应充分考虑架空层及大堂的效果。±0.0处楼板无覆土且不设缝形成超长结构，应采取防裂措施。
二、大底盘多塔结构地下室设计要点
1、嵌固部位的位置与地下室抗震等级的关联
主楼±0.0结构板作为嵌固部位时，主楼地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级；地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。具体条文参见《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.9.5条及其条文说明[2]。此处“相关范围”一般指： 主楼周边1~2跨的地下室范围。
主楼基础底板作为嵌固部位时，车库除满足自身要求的抗震等级外，相关范围的抗震等级不应小于主楼的抗震等级。具体条文参见《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.9.6条及其条文说明以及《建筑抗震设计规范》第6.1.3-2条及其条文说明。此处“相关范围”一般指：主楼周边外延3跨且不小于20m。
2、地下室基础底板模板设计要点
柱墩尺寸根据柱网尺寸合理取值，一般为0.3~0.35L;如8.1米柱网，柱墩尺寸一般取2.7米。主楼厚筏板与地下室薄板交界处构造要加强。沉降后浇带构造特殊处理。车库结构构件混凝土标号应重点说明。与主楼相连的地下室基础等级及桩基等级。《建筑基底基础设计规范》及《建筑桩基技术规范》中“层数相差超过10层的高底层连成一体建筑物”为甲级。审图中心一般认为与主楼相连的地下室基础等级及桩基等级均为甲级。设计时应注意地下室如设抗拔桩，必须有设计试桩；必须进行地下室沉降计算；3、地下室结构专业经济性控制要点
主楼布桩尽量墙下布桩，当桩不能完全墙下布时，在满足桩间距要求的前提下，尽量靠近墙下布置，减小传力途径。主楼底板满足一定刚度要求的前提下，板厚尽量减薄，通常配筋率按0.15%控制，局部不足处设加筋。同时严格控制筏板挑边宽度，最大限度减少筏板面积。
单建地库筏板采用筏板+下柱墩（无梁楼盖+柱帽）形式，传力直接均匀，经济性好，方便施工。底板的配筋率按最小0.15%控制，柱墩配筋率控制在0.15%～0.25%。柱墩的尺寸按照筏板有限元计算情况，控制在35%柱网尺寸以内。底板水反力计算时采用抗浮水位进行承载力计算，按常年水位验算裂缝。基础尽量减少外挑，以减少土方开挖量。
框架柱及地下室外墙要合理控制框架柱轴压比，保证计算结果均为构造要求，降低含钢量；与地下室外墙相连的框架柱箍筋不必全高加密；与主楼相邻一跨的框架柱箍筋不必全高加密；根据地下室层高及水位，合理确定地下室混凝土外墙厚度；按抗浮水位进行承载力计算，按常水位进行裂缝验算；地下室外墙计算模式为与底板相连一端按固定支座，与顶板相连一端介于铰接与固端之间，计算时可根据情况附加有利弯矩，降低外墙底部及跨中弯矩[3]；外墙配筋设计时，通长筋选取小直径钢筋，根部不足处另设加筋；外墙水平分布筋满足0.15%的配筋率即可。
地下室顶板按防水规范要求最薄250mm控制，充分发挥其承载力；配筋均采用通长筋+附加筋，部分通长筋考虑抵抗混凝土收缩变形；局部跨度较大或荷载较大处板块再根据实际情况适当加厚；计算板的裂缝时，考虑板支座处梁宽的刚域作用。三、大地盘地下室的抗浮问题实例分析工程实例概况：地下室为大底盘，其上有多栋高层建筑。高层塔楼之间是单层地下室覆土1.2m，单层地下室部分存在抗浮问题。地下室埋深约5米，地下水位高度至板底4.8米，结构自重加覆土可平衡3.9米的水浮力，合肥地区设计抗拔桩为φ500预应力管桩20米长，抗拔承载力特征值为400KN。
地下室后浇带封闭后三个月发现地下室部分柱顶部、底部出现有规律的环形水平裂缝，沉降观测显示单层地下室中间部分上抬约12-15cm，出现裂缝的柱与高层塔楼平行，与塔楼相邻的柱没有裂缝。
技术论证后认为，地下室局部上浮10cm多，抗拔桩失效。可采取增加自重的方法抗浮。补抗拔桩或抗拔锚杆。当增加自重或补抗拔桩（抗拔锚杆）有困难时可设永久性降水坑，内置自动泵，水量达到预定标高，自动抽排。排水管埋在50mm地面找平层内，接至室外排水沟。该工程地下室范围为渗透性很差的土层，每天抽水量很小，预计费用不大，这是可接受的方案。
该工程实例给我们的启示是在不渗透土层设计地下室不考虑抗浮，应该慎之又慎。管桩作为抗拔桩主要问题在于连接，尽可能采用单节桩，桩顶与承台锚固要可靠，用作抗拔桩的预制管桩在沉桩不困难的情况下建议不设桩尖。
总结：
上部结构塔楼相对大底盘地下室结构刚度大，荷载不均匀，基底反力不均匀，基础底板的不均匀变形。设计不当会引起基础开裂。目前解决大底盘高层建筑不均匀沉降的办法一是设置沉降缝，二是设置施工“后浇带”，待沉降基本稳定后再浇筑“后浇带”砼。地下室抗浮设计，一般考虑建筑自重、地下室顶板覆土与抗拔桩共同工作。这就必须要求地下室覆土完成后，才能停止基坑降水。长期的大面积降水，费用很高。在这种情况下，不考虑覆土、适当增加抗拔桩，可能更经济、更合理。
参考文献：
[1] 王玉松,吴映栋.浅述高层建筑结构大底盘地下室的设计[J].浙江建筑,2011,28(4):19-21.DOI:10.3969/j.issn.1008-3707.2011.04.006.
[2] 王华民.浅谈地下室设计的结构问题[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(5).
[3] 赵恒晶,富秋实.大底盘多塔高层建筑结构设计的关键问题[J].浙江建筑,2011,28(3):17-18,26.DOI:10.3969/j.issn.1008-3707.2011.03.006.
关键词：大底盘；高层建筑；地下室；结构设计
Abstract: This paper briefly introduces the types and main design points of the basement structure of tall buildings, associated with emphasis on large-chassis-mount multi-tower structure basement embedded parts of the position and the basement seismic grade, the basement foundation slab formwork, anti floating problem structure of professional economic control and basement are analyzed.
Keywords: large chassis; high-rise building basement; structure design
中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：
大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下车库建筑以及大跨空间、多层地下结构的出现，在目前住宅小区建设以及大型公建项目中都占有非常重要的地位，其面积可达总竣工建筑面积的10%。大底盘高層建筑由于上部结构塔楼相对大底盘地下结构刚度大，荷载不均匀，基底反力不均匀，基础底板的均匀变形，设计不当会引起基础开裂。除此，之外，大底盘高层建筑地下室结构还有一些关键设计需要重点关注。
一、大底盘高层建筑地下室结构类型及设计要点说明
根据地下室层数及地下室与主楼连接方式通常可分为5种结构类型，我们以地下车库结构为例说明，即与主楼断开单层地下车库、与主楼断开双层地下车库、与主楼相连单层地下车库、与主楼相连双层地下车库、地上一层、地下一层大平台式车库五种。
（1）与主楼断开单层车库
一种是车库与主楼完全脱开，仅以通道相连。另一种是车库和主楼各为单体，结构计算相对简单。设计时应注意车库埋深大于主楼基础埋深时，应尽量使主楼外墙与车库外墙净距增加。如无条件时，车库与主楼间应设有效支护，并交代先施工车库后施工主楼，车库基坑开挖时不应使主楼基底土受到扰动。【7度设防】车库一般为丙类建筑，抗震等级为四级[1]。7度Ⅰ、Ⅱ类场地丙类建筑不需进行地震作用计算。中柱最小总配筋率应增加0.2%。
（2）与主楼断开双层车库
一种是车库与主楼完全脱开，仅以通道相连。另一种车库和主楼各位单体，结构计算相对简单。车库自重远不足以抗浮，车库底板配筋基本由水浮力控制。设计时应注意在设计前摸清主楼边界与车库边界关系。确定主楼基础埋深时，应考虑主楼与车库边界距离，保证施工的可行性。注明基础施工顺序：先车库后主楼。
（3）与主楼相连单层车库
车库与多栋主楼相连形成大底盘。设计时应注意嵌固部位设在主楼地下室顶板时，应注意主楼顶板与车库顶板高差不能太大（最好≤0.8m）。嵌固部位设在基底时，上部结构应按多塔模型复核构件配筋。车库柱配筋应考虑0.2Q0剪力调整。主楼顶板与车库顶板间应设加腋，便于传递地震力。主楼相关范围内抗震等级应同主楼抗震等级。
（4）与主楼相连双层车库
双层车库与多栋主楼相连形成大底盘。
（5）地上一层、地下一层大平台式车库
主要特点：车库分地下一层，地上一层。地上车库周边一般设置沿街商铺。小区景观设在地上车库顶板上。主楼范围在地下、地上一层、大平台均有入口大堂。主楼范围在大平台处底部架空。设计时为避免地面二层以上形成多塔结构，大平台层应合理分缝，避开景观水池、避开小区变用户变、防止塔楼偏置。主楼剪力墙布置应充分考虑架空层及大堂的效果。±0.0处楼板无覆土且不设缝形成超长结构，应采取防裂措施。
二、大底盘多塔结构地下室设计要点
1、嵌固部位的位置与地下室抗震等级的关联
主楼±0.0结构板作为嵌固部位时，主楼地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级；地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。具体条文参见《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.9.5条及其条文说明[2]。此处“相关范围”一般指： 主楼周边1~2跨的地下室范围。
主楼基础底板作为嵌固部位时，车库除满足自身要求的抗震等级外，相关范围的抗震等级不应小于主楼的抗震等级。具体条文参见《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.9.6条及其条文说明以及《建筑抗震设计规范》第6.1.3-2条及其条文说明。此处“相关范围”一般指：主楼周边外延3跨且不小于20m。
2、地下室基础底板模板设计要点
柱墩尺寸根据柱网尺寸合理取值，一般为0.3~0.35L;如8.1米柱网，柱墩尺寸一般取2.7米。主楼厚筏板与地下室薄板交界处构造要加强。沉降后浇带构造特殊处理。车库结构构件混凝土标号应重点说明。与主楼相连的地下室基础等级及桩基等级。《建筑基底基础设计规范》及《建筑桩基技术规范》中“层数相差超过10层的高底层连成一体建筑物”为甲级。审图中心一般认为与主楼相连的地下室基础等级及桩基等级均为甲级。设计时应注意地下室如设抗拔桩，必须有设计试桩；必须进行地下室沉降计算；3、地下室结构专业经济性控制要点
主楼布桩尽量墙下布桩，当桩不能完全墙下布时，在满足桩间距要求的前提下，尽量靠近墙下布置，减小传力途径。主楼底板满足一定刚度要求的前提下，板厚尽量减薄，通常配筋率按0.15%控制，局部不足处设加筋。同时严格控制筏板挑边宽度，最大限度减少筏板面积。
单建地库筏板采用筏板+下柱墩（无梁楼盖+柱帽）形式，传力直接均匀，经济性好，方便施工。底板的配筋率按最小0.15%控制，柱墩配筋率控制在0.15%～0.25%。柱墩的尺寸按照筏板有限元计算情况，控制在35%柱网尺寸以内。底板水反力计算时采用抗浮水位进行承载力计算，按常年水位验算裂缝。基础尽量减少外挑，以减少土方开挖量。
框架柱及地下室外墙要合理控制框架柱轴压比，保证计算结果均为构造要求，降低含钢量；与地下室外墙相连的框架柱箍筋不必全高加密；与主楼相邻一跨的框架柱箍筋不必全高加密；根据地下室层高及水位，合理确定地下室混凝土外墙厚度；按抗浮水位进行承载力计算，按常水位进行裂缝验算；地下室外墙计算模式为与底板相连一端按固定支座，与顶板相连一端介于铰接与固端之间，计算时可根据情况附加有利弯矩，降低外墙底部及跨中弯矩[3]；外墙配筋设计时，通长筋选取小直径钢筋，根部不足处另设加筋；外墙水平分布筋满足0.15%的配筋率即可。
地下室顶板按防水规范要求最薄250mm控制，充分发挥其承载力；配筋均采用通长筋+附加筋，部分通长筋考虑抵抗混凝土收缩变形；局部跨度较大或荷载较大处板块再根据实际情况适当加厚；计算板的裂缝时，考虑板支座处梁宽的刚域作用。三、大地盘地下室的抗浮问题实例分析工程实例概况：地下室为大底盘，其上有多栋高层建筑。高层塔楼之间是单层地下室覆土1.2m，单层地下室部分存在抗浮问题。地下室埋深约5米，地下水位高度至板底4.8米，结构自重加覆土可平衡3.9米的水浮力，合肥地区设计抗拔桩为φ500预应力管桩20米长，抗拔承载力特征值为400KN。
地下室后浇带封闭后三个月发现地下室部分柱顶部、底部出现有规律的环形水平裂缝，沉降观测显示单层地下室中间部分上抬约12-15cm，出现裂缝的柱与高层塔楼平行，与塔楼相邻的柱没有裂缝。
技术论证后认为，地下室局部上浮10cm多，抗拔桩失效。可采取增加自重的方法抗浮。补抗拔桩或抗拔锚杆。当增加自重或补抗拔桩（抗拔锚杆）有困难时可设永久性降水坑，内置自动泵，水量达到预定标高，自动抽排。排水管埋在50mm地面找平层内，接至室外排水沟。该工程地下室范围为渗透性很差的土层，每天抽水量很小，预计费用不大，这是可接受的方案。
该工程实例给我们的启示是在不渗透土层设计地下室不考虑抗浮，应该慎之又慎。管桩作为抗拔桩主要问题在于连接，尽可能采用单节桩，桩顶与承台锚固要可靠，用作抗拔桩的预制管桩在沉桩不困难的情况下建议不设桩尖。
总结：
上部结构塔楼相对大底盘地下室结构刚度大，荷载不均匀，基底反力不均匀，基础底板的不均匀变形。设计不当会引起基础开裂。目前解决大底盘高层建筑不均匀沉降的办法一是设置沉降缝，二是设置施工“后浇带”，待沉降基本稳定后再浇筑“后浇带”砼。地下室抗浮设计，一般考虑建筑自重、地下室顶板覆土与抗拔桩共同工作。这就必须要求地下室覆土完成后，才能停止基坑降水。长期的大面积降水，费用很高。在这种情况下，不考虑覆土、适当增加抗拔桩，可能更经济、更合理。
参考文献：
[1] 王玉松,吴映栋.浅述高层建筑结构大底盘地下室的设计[J].浙江建筑,2011,28(4):19-21.DOI:10.3969/j.issn.1008-3707.2011.04.006.
[2] 王华民.浅谈地下室设计的结构问题[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(5).
[3] 赵恒晶,富秋实.大底盘多塔高层建筑结构设计的关键问题[J].浙江建筑,2011,28(3):17-18,26.DOI:10.3969/j.issn.1008-3707.2011.03.006.