【摘 要】随着高层建筑的迅速崛起，高层建筑地下室结构的合理设计越来越引起人们的关注。为了满足不同设计的需求，在地下室结构设计的过程中，应遵循安全、适用和合理的原则，因为安全是设计的前提。此外，在高层建筑地下室的建设过程中还需要重视其的技术的改进与革新，以满足未来建筑的设计需求。本文阐述了地下室结构设计难点，分析了高层建筑地下室结构设计几点重要问题。
【关键词】高层建筑，地下室，结构设计
地下室是高层建筑中的重要组成部分，其结构设计的质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性、抗渗抗浮等方面的设计，提高地下室结构设计的质量。随着建筑业的不断发展，结构设计师要不断的提升自己的设计水平，要敢于创新、勇于尝试，将新材料、新技术应用于地下室结构设计中，提高地下室结构设计的质量，为建筑业的发展创造有利的条件。
1 地下室结构设计难点
地下室的结构设计复杂，设计范围很广，特别是结构设计要综合考虑多个因素，如防火、坑道、通风、采光、人防要求、使用功能、排水等。在建筑高层地下室长度超出设计规定长度时，就需要在进行结构设计的过程中结合建筑结构设计专业，最终确定是否还要设置变形缝，从一般情况来看下应该少设或不设置变形缝，这样做的原因是，设置变形缝会导致建筑的防水处理工程变得更加复杂。此外，对于具有大底盘地下室高层建筑群来说，高层建筑的塔楼部分在使用阶段一般不存在抗浮的问题，但是高层建筑地下室经常会存在抗浮也不能达到要求的问题。同时，因为在进行高层建筑地下室抗浮实际的过程中，一般只会考虑地下室正常使用的极限状态，而对于建筑施工过程以及洪水期的重视不够，从而导致了在高层建筑施工过程中，会出现因抗浮能力不够而造成的局部破坏现象发生。地下室顶板是人防工程的重要部位，需要考虑组合核爆炸力等效静荷载因素；侧墙也需要考虑侧向土、水的水平作用组合。简而言之，高层建筑地下室防水工程是一项系统性的基础工程，所涉及的因素很多，如施工、设计和材料选择等因素，所以，造成地下室结构设计难点众多的原因概括起来有以下几个方面：抗震设计、地下室抗浮、抗渗设计、结构平面设计和外墙结构设计等。
2 高层建筑地下室结构设计几点重要问题的分析
2.1 抗震设计
通常来讲，地下室抗震设计中较为常见的问题为：在多层建筑中，地下室的埋深不够。房屋的层数加上地下室层数已经达到10层，按层数与高度属高层范畴，应满足高规12.1.8的相关埋深要求。当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室相关范围的抗震等级应当和地上部分相同，超出相关范围的其余地下室部分（且无上部结构）可采用三级或四级。若地上结构的抗震等级是二级，则地下部分的抗震等级也应当是二级。
2.2 抗渗抗浮设计
如果是在地下水位浅，或者在雨水相对较多的地区进行施工，那么，对于地下室层数为一到二层的建筑来讲，常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。针对这种实际情况，可以采取下面的几个措施来解决：
（1）在设计条件允许的前提下，尽可能地提高基坑底设计标高，这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。高层建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板筏板基础。
（2）采用无梁楼盖与宽扁梁。常规宽扁梁截面高在跨度的1/16～1/22中间。宽扁梁可以有效降低地下部分高度。这样，在降低抗浮水位上就占有一定的优势。
（3）强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这个办法大体有三种情况：其一是基板加载，其二是边墙加载，其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时，因为混凝土和相关的增重材料需求量太大，而使施工费用增加。
（4）设抗拔桩。此办法是抗渗抗浮设计很常用的方法之一。抗拔桩一般情况都要嵌入到埋藏浅、坚硬的基岩之内，但因受施工条件和造价因素的制约，抗拔桩入岩一般不深，这就需要施工过程中对桩端进行灌浆处理。若上覆土层厚度太大，抗拔桩进不到基岩处，那就需要在桩下部设扩大头，提高抗拔桩的抗拔能力。
2.3 结构超长的处理办法
因建筑总体设计要求，地下室的结构时常会出现超长现象。很多情况都会超过40～60m。虽然在温度影响的角度来看，地下室受的影响相对来讲较小，但是周边环境对于地下室的约束力较大，所以应当采取有效的防止裂缝设计。当下较为成功的做法有下面数种。
（1）设置伸缩后浇带。普通伸缩后浇带一般宽度在80～100公分，钢筋不被切断。而对平面尺寸超长的结构，应当设置断开钢筋的后浇带。其宽度应按搭接钢筋需要的最低尺寸同操作空间的实际情况确定。
（2）其它措施：①把微膨胀剂掺到混凝土内。②超过60m的地下室结构设置膨胀加强带。③采取相应办法提升钢筋混凝土抗拉力。目前，在实际工作中，已经竣工投产的多个建筑，在应用上述方法并进行合理施工的前提下，其应对结构超长的能力已经超过了设计规范上的相关要求。
2.4地下室外墙的结构设计问题
地下室外墙对于地下室的重要作用是不言而喻的，对于地下室结构设计来说，地下室外墙发挥着举足轻重的作用，地下室结构设计最为重要的一项内容就是地下室外墙的设置。设计应该注意以下几个方面的内容。
（1）荷载计算。地下室外墙承受了多方面的荷载，包括上部结构传来的竖向荷载以及水平荷载。然而，在对地下室外墙进行结构设计的时候，通常情况下，上部结构竖向荷载所产生的内容起不到任何的控制效果，可以发挥控制效果的还是由于水平荷载所产生的内力。在具体的应用过程当中，竖向荷载与地震所产生的力是很难进行控制的。而墙体配筋应该考虑到垂直于墙面的水平荷载形成的弯矩，通常情况下，竖向荷载的压弯都不考虑在内。对于静止土压力系统需要结合具体的试验进行确定。如果实在无法开展试验，可将黏性土的值确定为 0.5～0.7，黏土值可以确定为0.34 ～0.45。
（2）配筋计算。因为地下室工程当中的临空墙以及顶板、外墙和顶板的交接部位承受很大的作用力，因此，要考虑到整个结构的稳定效果，就需要把地下室侧墙外的竖向钢筋伸入到顶板当中。在具体操作的时候，应该根据双向板来对配筋进行严格的计算，而不是按照扶壁柱的尺寸来计算。在对地下室外墙的配筋进行计算的时候，不仅和外墙方向垂直的部分有钢筋混凝土，其余形式的外墙一般也应该根据竖向单向板进行配筋的计算。对于竖向载荷相对而言比较小的外墙扶壁柱，不管是外墙转角的位置，还是内外侧的主筋部分，都应该采取相应的措施进行加强处理。需要注意的是，扶壁墙的截面积是界定外墙水平分布筋的有效依据。
综上所述，高层建筑地下室结构设计具有复杂性，而且需要考虑的因素也较多，所以在设计过程中需要做到科学性和合理性，同时还要对施工质量进行严格控制，从而确保地下室结构的安全性和稳定性，使整体建筑的设计水平达到规定的要求，确保打造出精品的高层建筑。
参考文献：
[1]徐氢清.高层建筑超长地下室结构设计的若干问题[J].科技创业家，2012 （10）
[2]刘洋民，李海波． 高层建筑地下室结构设计探讨[S].广东科技出版社，2013
[3]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
论文作者:张龙
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：地下室论文; 结构设计论文; 荷载论文; 外墙论文; 高层建筑论文; 结构论文; 顶板论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;