浅析高层建筑地下室结构设计

浅析高层建筑地下室结构设计

钟伟文

广东省广州市智海建筑设计有限公司511400

摘要：众所周知，我国目前普遍的问题是不断增长的城市人口和日益紧缺的土地资源之间的矛盾，因此为了充分发挥土地的综合利用率，建筑及城市交通逐渐向地下空间发展。现代高层建筑大多设置了地下室来满足其功能和结构本身的需求。地下室作为建筑空间的重要组成部分，其结构设计好坏和施工质量及防水功能等直接影响建筑整体的性能。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计和施工有一定的特殊要求。本文对建筑工程地下室的结构设计进行了分析和探讨，希望对从事本专业的同行有个参考。

关键词：地下室；设计；施工环境

引言

随着地下空间和建筑水平的不断发展，地下工程在建筑工程中展现着越来越重要的作用。地下室的出现给高层建筑带来了众多好处，例如可以减少地震带给上部结构的影响，提高地基的承载力等，但是因为地下环境隐蔽性大，牵涉工种多，施工复杂，影响因素相对于地上建筑比较多，因此地下室的构造也存在着一定的难度，例如地下室抗浮、抗裂等问题都会是影响地下工程施工的因素，如果在设计和施工的过程中忽略了这些问题，建筑安全将会存在巨大的隐患。所以地下室建筑设计人员需要通过科学的研究和分析，才可以确保地下室的安全可靠又具有经济性。

1.高层地下室结构设计难点论述

地下室结构牵扯的专业众多，在进行高层建筑的地下室结构设计时，需将各专业综合考虑且紧密配合。由于在地下室抗浮的实际设计中通常只考虑到正常使用极限状态，而在实际施工和使用中往往会出现不可预测的问题，例如洪水、大风等因素，因而也会因为抗浮不够而破坏地下室的部分结构，而且由于现代的地下室一般都会设置成人防地下室，因此还需要考虑防震性能，再者地下室防水工程也是一项综合性工程，牵扯到设计、选材、施工等方面，因此地下室的设计困难重重，通常来说概括为以下几点:结构平面设计；抗震设计；地下室抗浮、抗渗设计；④外墙结构设计；⑤顶板结构设计。

2.高层建筑地下室的设计优化

2.1结构平面设计

地下室平面结构设计，是建筑地下室设计中的一个关键点，而且地下室工程牵涉的专业繁多，因此在进行高层建筑地下室结构平面设计时，需要综合考虑防火、排水、通风、使用、人防要求及各种管道、坑道配合问题。地下室为了达到不设缝，在进行设计时一般会采用设置后浇带和合理使用混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式来达到目的；为满足管道相连的要求，设计人员可以通过分割地下室并用较窄的通道将其连接的方式达到，同时将变形缝设置在通道处，以减少接缝并使其受力小；在结构设计时应合理的设置采光通风井，且外壁不能与地下室顶板整体连接，以免影响地下室结构稳定性。

2.2抗震设计

在现代建筑的设计中，地下室结构设计的工作是整个工程中最为重要的环节之一，并且其抗震能力得到了广泛重视，特别有些地区经常发生地震，由于地下室抗震能力的强弱将会直接影响到整个建筑工程的防震性能，所以关于地下室的结构设计，抗震能力自然是非常重要的。为了确保地下室的抗震能力达到预期目标，应当确保地下室的深度足够深，建筑物越高，越应该将地下室埋置到更深的地方，以提高其抗震能力。此外，地下室抗震能力还和其墙壁材料及结构有关，因此工程设计师应该根据建筑的实际情况进行图纸设计，选用合适的墙壁材料，采用适宜的方法加强地下室墙壁的坚固程度，增强地下室的抗震性能。此外，地下室的顶板和上层建筑是紧密连接的，因此-1层的地下室位置，结构的抗震等级应与上部结构相同；当地下室位置无上部结构时，抗震等级可取三或四级；-2层及以下层地下室位置，结构的抗震等级可取三或四级。

2.3地下室抗浮、抗渗设计

建筑在使用过程中，难免会因为自然灾害或者是以外原因而导致的大雨或者水分下渗的情况，因此，如何做好建筑地下室的抗浮、抗渗设计也是一个重要的问题，同时也要保证建筑整体质量和安全性的重要内容。在进行抗浮设计时，在满足设计要求的前提下，尽量将基坑坑底的设计标高提高，在无精确要求时，通常情况下是把室外地坪标高作为抗浮水位；抗浮力须大于水浮力的1.05倍；一般采用以下几种方法来解决抗浮问题:经济的前提下采用抗拔桩、压重或设置抗拔锚杆；符合使用的前提下增加地下室顶板与底板的高度等。地下室整体超长或混凝土体量较大时，容易导致墙体及楼板的裂缝，因此地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗也是其中一个重点，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：(1)设置施工后浇带。后浇带是目前在施工设计中应用的比较普遍的，主要是用作释放混凝土早期的约束力；(2)采用补偿收缩混凝土。为了控制裂缝，比较常用的方法是在混凝土中加入UEA、HEA等膨胀剂，这样可以将混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值以达到控制裂缝的目的；(3)设置膨胀带。混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，在施工过程中，一般会设置膨胀加强带；(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑在侧壁增加水平温度筋或者在墙体中部设置一道水平暗梁抵抗拉力。

2.4外墙结构设计

对于地下室外墙结构的设计，是为了保证其能够承受足够的建筑上层压力，而设计的重点，就是混凝土、水、钢筋的比例问题，通常来说，外壁承受了来自竖直方向和水平方向的压力，水平方向的压力来自于建筑物周围的土层，而竖直方向的压力是由地下室上层的质量带来的，即使是大风天气也同样会增加建筑地下室的压力，种种因素导致的压力，都需要建筑地下室设计师通过合理的设计，把建筑地下室在不同的条件和情况下的压力承受情况综合考虑，再对建筑地下室外墙施工所用的混凝土、水以及钢筋的比例进行合理规定，进行科学化、合理化的设计，在确保足够安全的情况下对材料进行适当的节省，在成本不超过预算的情况下确保地下室外墙抗压能力。

2.5顶板结构设计

地下室顶板的设计十分重要，对于地下室顶板设计的重视主要是由于地下室的顶板连接了地下室和建筑上层，对于地下室顶板的结构设计，要在充分考虑科学高度的基础上进行，可通过合理的计算获得其承载力数值。有的地下室顶板有设置园林景观的，其荷载条件除了覆土的重量，还需要结合道路和部分附属设施产生的荷载。另外因为现代的地下室一般都会设置成人防地下室，因此还会把防爆性能考虑进去，使地下室的爆动荷载可以达到预期要求，以保证在发生爆炸事故时建筑物整体不会受到损害。

3.结束语

综上所述，我国高层建筑的施工技术发展迅速，为了增加土地有效使用面积，高层建筑的地下室也随之出现，地下室也发挥着越来越重要的作用，地下室结构的设计直接影响到整个建筑工程设计。而此时，人们对于建筑的各种功能也越来越高的要求。建筑地下室结构设计是否具有科学性、合理性，地下室的建设能否保证建筑物的稳定性和其他相关功能，这些问题直接影响了建筑的工程质量以及工程造价、建筑结构安全，在建筑地下室的设计中，设计师必须对各种影响因素都考虑充沛，通过合理、可行的手段，通过对地下室结构的合理设计，来进行优质的设计，确保建筑整体效果的完整性，以提升建筑质量。

参考文献

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[2]张旭.高层建筑地下室结构设计中常见问题分析[J].中国新技术新产品.2015(15)

[3]樊永盛.浅谈地下室设计中的常见问题及对策措施[J].山西建筑.2008(27)