地下室结构设计之一一、目前地下室设计状况伴随着大规模的城市建设，对地下空间的利用越来越重视，地下工程越来越多，基本上每个工程都会有地下室，结构设计人员必须深度掌握其设计常识及要点。
地下室体量越来越大，深度越来越深，设计中还应考虑体量、形状、深度等因素对结构设计的影响。
地下室设计中需考虑的因素多，包括周边建筑、管线；基坑支护设计；施工顺序及要求。
关于地下室结构设计的书刊、论文很多，但设计中遇到的很多问题研究还不透彻，研究相对不足。
地下工程受力复杂，但设计分析手段相对落后。
本构关系不确定，计算假定多；荷载、参数取值对计算结果影响很大，许多都还是估算；地基、基础、上部结构割裂。
设计计算不统一，类似的工程设计内容差别很大。
二、地下室设计需考虑的因素地下室设计必须考虑上部建筑高度、结构形式，包括结构刚度及分布、整体性、荷载大小等；计算参数中必须根据上部结构考虑是否采用模拟施工二，确定合理的地基反力模型及抗倾覆计算模型。
设计中应根据工程地质条件选择适宜的基础形式，保证地基承载力、沉降、底板变形和内力的统一；合理确定水压力，进行抗浮设计、防水设计等。
地下室作为上部结构与地基基础的衔接部位，必须考虑地震作用及风荷载向基础传递，保证水平力传递途径、变形协调及反力重分配。
地下室设计中需考虑周边环境房屋、管线、地铁等，必要时应与基坑支护单位密切配合，确定适宜的支护形式。
三、地下室破坏情况万科白马一期地下室上浮：底板、外墙、框架柱开裂，现场开裂情况与事后计算分析一致；楼梯间位置外墙开裂；苏州馨苑紫园地下室上浮：底板、外墙、框架柱裂缝，与白马基本一样；嘉定办公楼：外墙开裂，后分析为外墙拆模时突遇降温；后浇带渗水；某地下室：四角顶板板面及外墙裂缝；郑州奥兰花园地下室：预应力钢筋施工后非预应力一侧顶板裂缝；无锡嘉德：因施工单位使用止水带错误导致伸缩缝位置开裂；常州太阳城一期采用独立基础+250厚防水板，建设单位取消外防水，导致靠近主楼跨渗水；四、抗浮设计1、抗浮设计水位国家标准《建筑地基基础设计规范》、新的《地基基础规范》（征求意见稿）第3.0.2-6条：当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。
在抗浮和地下室底板、外墙设计中，抗浮设防水位对工程造价以及施工难度和周期的影响巨大。
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第4.1.11-6条：查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；第4.1.13条：对情况复杂的重要工程，需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时，应进行专门研究；第7.1.1-5条：勘察时的地下水位、历史最高地下水位、近3¡ª5年最高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素；第14.3.3-6条：地下水埋藏情况、类型、水位及其变化。
各个地区对抗浮设防水位有不同的规定，比如上海地区一般取室外地面下0.5m，无锡市经常取黄海高层2.645m（城市防洪水位）。
合肥市规定相对合理：如无可靠的长期观测资料，本市抗浮设防水位建议取值如下：①当建设场地地势较低且较平坦时，可取室外设计地坪下0.50m；②当建设场地地势较高且较平坦时，可取室外设计地坪下1.00m；③当建设场地地势显著高于周边，地表水、地下水径流条件较好时，可结合场地情况确定④对于地质条件复杂的重要工程，应进行专项水文试验，并经专家论证。
2、抗浮安全系数《建筑地基基础设计规范》（征求意见稿）第5.4.3条规定：对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求：Gk/Nw，k≥γw；抗浮稳定安全系数一般情况下取1.1，抗浮设防水位论证充分时可取1.0。
上海《地基基础设计规范》第12.3.2条：抗拔桩分项系数1.0；自重抗浮分项系数1.05~1.1，当全部自重抗浮时不宜小于1.1；浮力作用分项系数1.0。
《北京市建筑设计技术细则》（结构专业）第3.1.8条第5款规定：在验算建筑物之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取1.0，即建筑物重量（不包括活载）/水浮力≥1.0，建筑物重量及水浮力的分项系数取1.0。
综合起来，满足下式即可：0.9Gk+Fk≥Nw，k3、自重抗浮设计中需判断计入抗浮的自重范围，一般包括：--主体结构自重，混凝土容重应考虑模型中构件重合，可取23kN/m^3左右；--不考虑结构构件的粉刷；--填充墙、建筑面层一般不予考虑；--多层钢筋混凝土建筑一般楼盖折算为混凝土厚度约35cm，每层有利荷载约8~9kN/m^2；--地下水位以下的覆土取浮容重，该部分不计水浮力；--是否考虑、考虑多少顶板覆土应慎重，有些地下室顶板设备管线多或环境设计导致覆土回填会较晚；采用自重抗浮的建筑在结构设计总说明中应明确施工期间停止降水的条件或保证施工期间抗浮安全的措施；万科白马、馨苑紫园地下室上浮都是因为施工期间未按结构设计要求，在覆土未完成即停止降水。
五、抗拔桩设计1、影响抗拔桩设计的主要因素：①水浮力；地基基础、单桩抗拔承载力；上部结构荷载，基础形式，底板厚度；周边环境；施工难度、周期；②还和施工中水位控制相关，深大地下室还受基坑的回弹再压缩影响。
③这些因素相互关联，应综合考量。
2、联创公司已经完成了大量的地下室抗拔桩设计，各种情况（深度、大小、布置形式）基本都有。
采用的形式不一而足，各个环节没有统一的控制标准，很少进行仔细的比较分析。
许多设计不够合理，包括桩型选择、桩长、桩径、配筋、布桩、节点设计、试桩及施工要求等。
抗拔桩桩型选择3、目前抗拔桩主要采用的有预应力管桩、预制方桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩等。
灌注桩所受限制较少，适用范围广。
单纯从抗拔上来说，预应力管桩材料利用效率高、耐久性好，同时，施工便捷；但抗弯、抗剪能力较差，设计、施工不当（焊接质量、开挖顺序、堆土、停桩标准）常常造成断桩、桩身倾斜、桩头损坏等；江苏省已经限制使用预应力管桩作为抗拔桩。
预制方桩（包括空心方桩）接桩为角钢焊接，接头为钢筋搭焊，质量容易控制；传力直接，桩身质量容易保证；抗弯、抗剪能力不错。
4、预应力管桩抗拔构造许多省市都有预应力管桩图集，相比较而言，国家标准图集《预应力混凝土管桩》（ 10G409 ）最为完善，适用面也最广，应用时需注意：①抗震烈度7、8度地区，或者桩基等级为甲级时建议采用AB级及以上桩。
②抗拔桩或承受较大水平力的桩，宜选用AB级以上、直径300以上桩。
③施工控制：--沉桩：选锤，锤击应力和锤击数；控制压桩力；垂直度；--接桩：停桩土层；焊接层数；冷却；--基坑开挖：打桩完成后15d；分层开挖，堆土控制；预留0.4m人工开挖，不碰桩身；④承受较大水平力、位于液化土层或软硬土层分界面位置的桩段箍筋加密。
⑤多节桩根据受力，可以上节桩级别高、下节桩可逐级降低；⑥抗拔桩除设置端部锚固筋外，应选用加厚的端板，并加大焊接坡口的尺寸。
⑦抗拔桩应验算桩顶填芯混凝土高度：H≥Qct/(Um*fn)且不小于3m；⑧抗拔桩锚固钢筋（①号筋）面积：As ≥Qct/fy；⑨抗拔桩应验算抗拔筋与锚板连接，确定锚板厚度及长度；⑩抗拔桩连接构造详10G409第40~43页。
5、灌注桩抗拔构造①桩径：钻孔灌注抗拔桩的常用桩径600~1000，地下室较深时直径不宜太小（700左右）；直径大时经济性略差。
人工挖孔桩直径≥800，一般用于极好土（岩）层，在基坑开挖完成或部分完成后施工；②定位钢片保证保护层厚度50mm；进入承台深度50mm或100mm（d>800mm）；③裂缝控制：JGJ94-2008：二a类环境，稳定地下水位下按0.3mm。
GB/T50476-2008：按保护层30mm裂缝0.3mm（见上海地基基础规范7.2.11条及条文说明）；比前者小12%左右，根据经济性要求选择。
④混凝土强度：C30~C40（最低C25）；C35比C30减少钢筋8%左右。
⑤钢筋笼通长，可按钢筋出厂长度9m分段配筋，下段减小直径或减少根数；纵筋变化点不应设置在软弱土层或液化土层内。
⑥加劲箍直径10~16，根据桩径确定；超灌高度0.8~1.0m；其它构造10SG813；⑦抗压、抗拔两种工况同时存在时的灌注桩设计：--既要考虑抗压工况，又要考虑抗拔工况；--以抗压为主的灌注桩，根据其承担的抗拔力不同划分桩型，采用不同的纵向钢筋；--以抗压为主的灌注桩仅检验工程桩的抗压承载力；--以抗拔为主的灌注桩仅检验工程桩的抗拔承载力；⑧筏板基础+抗拔桩：--在建筑服役的大多数时间，抗拔桩会受压；抗拔桩承受多少压力与施工时是否挤土、基坑回弹大小、桩密度（置换率）等多种因素有关；--底板设计时可偏安全的考虑，忽略桩承受压力；--应适当加强桩身强度，保证按标准值计算的桩身强度超过桩土极限承载力标准值或上海《地基基础规范》沉降控制复合桩的标准（第7.5.3条）；7、桩基检测桩基工程施工隐蔽性高，容易存在质量隐患；而且发现质量问题难，出现事故处理更难。
桩的承载力和桩身结构完整性的检测是设计规范、施工验收规范中的强制性要求，检测方法及其评价结果的正确性直接关系结构的正常使用与安全。
桩基检测目的：为设计和施工验收提供了可靠依据，适用于匀质刚性桩。
检测方法：静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法，其它方法。
各种检测方法在可靠性或经济性方面存在不同程度的局限性，应根据检测目的、检测方法的适用范围和特点，合理选择检测方法，使各种检测方法尽量能互为补充或验证。
桩身完整性是一个综合定性指标，而非严格的定量指标，其类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度划分的。
桩身缺陷有三个指标，即位置、类型（性质）和程度。
基桩动力检测方法分为高应变法和低应变法；前者的桩顶位移量与竖向抗压静载试验接近，桩周岩土全部或大部进入塑性变形状态；后者桩-土系统变形完全在弹性范围内。
对设计等级高且缺乏地区经验的地区，前期试桩可获得既经济又可靠的设计施工参数，减少设计的盲目性。
有条件时应结合勘察报告，在前期设计阶段提出试桩要求。
满足下列条件之一或当设计有要求时，施工前应进行试验桩检测并确定单桩极限承载力：①设计等级为甲级的桩基；②无相关试桩资料可参照的乙级桩基；③地质条件复杂、基桩施工质量可靠性低；④本地区采用的新桩型或新工艺。
地质条件较不均匀时试桩注意事项：①选择场地内按经验系数法计算的单桩承载力相对较小位置设置试桩；②试桩暂定（预期）的承载力特征值提高20~40%；③进行桩土破坏性试验；④偏安全取最小的试桩承载力确定单桩承载力特征值；对单位工程内且在同一条件下的工程桩，当符合下列条件之一时，应采用单桩竖向抗压静载试验进行承载力验收检测：①设计等级为甲级的桩基；②施工前未按3.3.1条进行单桩静载试验的工程；③施工前进行了单桩静载试验，但施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常情况；④地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；⑤本地区采用的新桩型或新工艺；⑥挤土群桩施工产生挤土效应。