На выбор конструкции подземной части зданий влияет ряд факторов: категория грунта по сейсмическим свойствам, сейсмичность района строительства, высота здания, его конфигурация в плане, функциональное назначение и т. д. Для малоэтажных зданий обеспечение устойчивости при расчетном сейсмическом воздействии не является серьезной проблемой, поэтому вопросу понижения центра тяжести объекта внимание не уделяется, но для высокого здания' он является весьма важным. Решать его можно двумя путями: увеличением заглубления подошвы фундамента и снижением массы верхних этажей. Существует мнение, подкрепленное наблюдениями за поведением реальных объектов во время землетрясений и исследованиями, что по мере заглубления здания снижаются ускорения и увеличивается затухание. По всей видимости, оба эти момента и учитываются в первую очередь в Японии при разработке высоких зданий: глубина подземной части принимается в пределах 1/3-1/5 высоты надземной части. Подземные части зданий эксплуатируются, что повышает оправданность затрат на их возведение.
В нашей стране опыт строительства крупнопанельных зданий с эксплуатируемой подземной частью незначителен. Одной из причин следует считать существующее в нормах проектирования зданий для сейсмических районов ограничение их высоты. Практически, массовая застройка осуществляется зданиями, не превышающими девяти этажей. Принимается во внимание также экономический фактор, поскольку с повышением этажности увеличивается расход металла на обеспечение требуемой сейсмостойкости объектов. Расчеты показывают, что переход от строительства пятиэтажных зданий к девятиэтажным приводит к увеличению затрат металла на 14-42 % в зависимости от климатического района. Таким образом, задача разработки конструкций подземной части сейсмостойких зданий не является однозначной. Прежде всего учитываются грунтовые условия площадки строительства. Выбор типа фундамента решается с учетом возможности отрыва подошвы от грунта в результате сейсмического воздействия. Частичный отрыв может быть допущен при фундаментах из монолитного железобетона, а также из перекрестных монолитных или сборно-монолитных лент. Глубину заложения подошвы фундаментов при грунтах I и II категорий по сейсмическим свойствам рекомендуется назначать в соответствии с требованиями для несейсмических районов, но не менее половины высоты надземного этажа. При грунтах III категории должны приниматься специальные меры по устройству надежного основания в соответствии с требованиями норм по проектированию оснований зданий и сооружений. В случае возведения девятиэтажных зданий на площадке сейсмичностью 9 баллов, а также зданий высотой более девяти этажей при сейсмичности 7 и 8 баллов глубину заложения фундаментов целесообразно увеличивать за счет устройства подвалов и подземных этажей с высотой помещений, равной высоте помещений надземных этажей. Следует заметить, что величина заглубления принимается не от отметки ±0,000, а от уровня спланированного грунта.
Конструкции фундаментов, стен подвалов и подземных, этажей зданий до девяти этажей включительно могут выполняться как в сборных конструкциях, так и в монолитном железобетоне (рис. 1.7 и 1.8). В зданиях выше девяти этажей следует предусматривать преимущественно монолитный вариант подземной части здания.
Непременным условием при разработке конструкций подземной части сейсмостойких зданий является обеспечение надежных связей сборных элементов надземной и подземной частей. Решение связей принимается аналогично связям панелей стен и перекрытий.
Под несущие и самонесущие стены, как правило, принимаются ленточные фундаменты. Наиболее распространен вариант из сборных бетонных блоков или железобетонных панелей. Класс бетона обычно принимается не ниже В10. При использовании блоков их перевязка производится на глубину не менее 1/3 высоты в каждом ряду. С целью обеспечения совместной работы фундаментных лент продольного и поперечного направлений осуществляется перевозка вертикальных швов кладки в углах и местах пересечений.
На скальных грунтах основания и сейсмичности 7 и 8 баллов исключается опасность неравномерности осадок, в связи с чем имеется возможность сократить расход стали за счет изъятия ее из поясов сборных фундаментов.
Панельные элементы подземной части должны иметь поверху такие же горизонтальные связи на сварке арматуры, как и в нижней части.
Свайное основание проектируется по нормам, специально разработанным для такого рода конструкций. Ростверк делается монолитным в виде непрерывных лент (рис. 1.8, в).
Площадки с вечномерзлыми грунтами требуют особого подхода к разработке конструкции фундаментов. Они не должны приводить к нарушениям естественного состояния основания в течение всего периода эксплуатации объекта. Последнее достигается устройством высокого ростверка. Примером может служить разработанная ЛенЗНИИЭП конструкция подземной части здания серии 122М (рис. 1.8, в).
Однако здания на частично незаглубленных сваях, подобно зданиям с первыми "гибкими" этажами, как правило, получают повреждения и даже разрушения во время землетрясений. Избежать повреждений можно введением в конструкции фундаментов включающихся и выключающихся связей.