摘 要：本文结合工程实例，详细论述了住宅小区地下室底板结构设计方案分析对比和优选，并对底板抗浮设计处理措施作了详细验算论证，对遇到的具体问题提出了建议和解决办法。
关键词：地下室底板；无梁楼盖；肋梁式筏板；抗浮设计
1工程概况
衡阳某花园小区项目总占地面积45000m2，分三期开发，本工程为小区的二三期工程，二期工程用地7200 m2，地上建筑为16层，建筑面积为24500 m2；三期工程用地9230 m2，地上建筑为二栋13层，建筑面积为28500m2；建筑结构均采用框支剪力墙结构。其地下室横跨二三期高层和小高层建筑物及中间位置，地下二层，面积为23000 m2，作车库和设备用。
2地下室底板结构设计方案确定
本工程地下室底板板面相对标高为－9.250m，由于基础较深，地下室底板承受水浮力作用，现就无梁楼盖及肋梁式筏板两种结构形式方案分别作如下计算分析比较。
2.1无梁楼盖式底板
该方案的内力分析和配筋计算应按柱上板带和跨中板带进行。为了使各截面的弯矩设计值适应各种活荷载的不利组合，在应用该法时，要求无梁楼盖的布置必须满足下列条件：
（1）每个方向至少应有三连续跨；
（2）同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的1.3；
（3）任一区格板的长板与短板的比值不应超过2；
用该方法计算时，只考虑全部均布荷载，不考虑活荷载的不利布置。弯矩系数法的计算步骤如下：
（1）分别按下式计算每个区格两个方向的总弯矩设计值：
g、q――板单位面积上作用的永久荷载和可变荷载设计值：
c――柱帽在计算弯矩方向的有效宽度。
（2）将每一方向的总弯矩，分别分配给柱上板带跟跨中板带的支座载面和跨中载面，即将总弯矩乘以相应的系数。
假设本工程地下室底板板厚750mm，则底板板底承受着9.85m（9.25+0.75－0.15=9.85m，由于地下水比较丰富，故计算设防水压取到自然地坪）高水压作用。因此计算得到此时水浮力标准值为42.75KN/m2(扣除板自重及覆土重)；而底板自重加面层及其上使用荷载，其标准值为23.75KN/m2，因此，该地下室底板处于向上作用的水浮力控制状态，现在按照经验系数法计算结果如表1：
故此，柱上板带支座截面弯矩作用下需要配置φ22@150（As=2534mm2）跨中板带跨中截面弯矩作用下需要配置φ18@150（As=1696mm2），才能满足计算要求。
2.2肋梁式筏板结构
为了减少板厚，常在单向或双向设置肋梁，肋梁可以往上也可以往下设置。当底板、墙板和顶板连成整体时，便形成刚度很大的箱形基础。将地下室底板设计成肋梁式的筏板时，梁既是柱间的连梁又是板的支座，特别是梁上凸型肋梁筏板，既便于底板上坑、沟的设置，又可避免基础边缘的应力集中造成裂缝，且梁板结构受力明确，刚度大。由于连续基础高度方向的尺寸远小于其它两个方向的尺寸，可以把它们看成地基上的梁板结构。该结构的受力特征是：
（1）剪力墙与柱下梁顶压应力和梁底拉应力较大，跨中梁顶受拉，内纵梁跨中顶受拉，梁底受压，支座处梁底受拉、梁顶受压；纵向边梁与横向主梁相交处梁顶受拉，与次梁相交处梁顶受杖，特征明显；柱角处处梁底存在着应力集中现象。
（2）内柱周边板顶拉应力和板底压应力较大，应力集中现象明显。
（3）基础梁的竖向位移中间较大，两端较小，边界元压力分布与基础位移分布相对应，基本符合文克勒假定。
按《规范》第8.4.5条规定，梁板式筏基底板应满足受冲切承载力和受剪切承载力的要求，通过对跨度从6～10m、长宽比从1～3、板厚从400～1000mm变化的梁板式筏基底板的计算来看，梁板式筏基底板都是受冲切承载力起控制作用，因此一般的梁板式筏基底板可以不进行底板受剪切承载力的验算。对于平板式筏基而言，底板的柱下及核心筒边的抗冲切验算则必不可少，且应考虑不平衡弯矩的作用，尤其是边柱和角柱。与平板筏基相比，梁板式筏基对于减小不均匀沉降、改善筏板内力分布、降低工程造价方面都有比较明显的优点。
因此，经过两个方案的反复比较，本工程最后选定的是肋梁式筏板结构。
3地下室肋梁式结构底板的主要结构参数和优化设计处理
地下室底板基础主梁截面为600×1200，次梁为450×1000，底板板厚500mm，双层双向φ16@150。具体布置详见图1所示。与无梁楼盖式底板相比，板厚比其折算厚度减小将近15 mm，底板配筋也相应减少。
地下室底板采用肋梁结构时，为了加强筏基梁与板的共同作用，设计时采用了适当的构造措施。图2为筏基梁基槽施工图，用素混凝土将梁侧充垫，扩大板与土体的有效接触面积，在发挥板作用的同时，可改善梁的受力状况。图3为梁纵筋与板筋位置关系示意图，板①筋位于梁②号筋以下较为合理，因为此时的板作用没有完全发挥，更有必要加强二者的整体性，只是板的有效高度比设计值小，但并不影响板的抗冲切能力，设计时须注意该位置关系。
4地下室底板抗浮设计处理
地下室上浮是因为地下室结构及上部结构的荷载重量不足以克服地下水的浮力，当筏板基础底板上的结构重量大于实际上浮力后，整个基础结构就能稳定。本工程地下室底板承受9.6m（9.25+0.5－0.15=9.6m）水浮力作用,但是由地下室底板、地下一层板，地下室顶板及覆土共同产生的永久荷载标准值为49.5KN/m2，由计算可知，建筑物自身重量不能来平衡水浮力的作用，因此本工程需要对地下室进行抗浮设计。但是由于锚杆在施工过程中，需要的施工工艺比较高，施工周期长，且费用较大。因此，本工程采用灌注桩作为抗拔桩，利用侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，由于地下水丰富，故此选用φ800灌注桩来实现地下室的抗浮设计。桩长26m，配筋12φ25，12фs15.2。考虑经济合理原则，采用后张法无粘结预应力技术，减少钢筋用量。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的规定，承受抗拔力的桩基需验算以下几部分：
(1)桩侧阻力和自重：桩侧阻力和自重满足抗拔极限承载力标准值要求：
采用桩侧两道后注浆，桩侧阻力提高1.7倍。
经计算，满足要求。
(2)桩身主筋和预应力：依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，桩身主筋和预应力筋满足抗拔承载力要求。
经计算，满足要求。
(3)桩身混凝土依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，桩身混凝土满足抗裂要求：
最大裂缝宽度：
将以上结果代入式（3），得最大裂缝宽度ωmax=0.057mm<0.2mm，满足规范要求。以上各公式中符号意义，见有关规范。
以上分析验算表明,本工程的抗浮处理措施是合理有效的。
5结语
地下室底板结构除了作好抗浮处理外，还应对其做好防水处理措施，以防止其局部渗漏造成结构破坏现象的发生。地下室超长结构设计时，单靠后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题，可以考虑采用补偿收缩混凝土，在适当位置设置膨胀加强带，结构设计时还应对地下室，各部位混凝土的限制膨胀率提出明确要求。
参考文献：
[1] 建筑地基基础设计规范.GB50007-2002.
[2] 建筑桩基技术规范.JGJ 94-94.
[3] 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.
