摘要：地下室作为整个建筑结构的重要组成部分，决定着整个建筑结构是否具有稳固的基础。鉴于地下室的复杂设计因素，要求我们设计人员在进行地下室结构设计时应把握地下室结构的设计要点，从关键点的技术和经济指标方面去深入研究地下室的结构技术问题。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
随着社会的发展，高层建筑越来越多。城市建设中出现了大量的地下室及地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等设在地下室，既能充分发挥地下室作用，又能满足基础埋深的要求。因此。在高层建筑设计中，地下室结构设计日显重要。现简要论述地下室顶板、地下室底板及地下室外墙设计中的关键点，为地下室结构设计提供一些参考。
1 地下室顶板设计
（1）地下室层高
地下室层数的多少直接影响到整个建筑的建造，因为地下室的层数影响到降水要求、土方开挖、基坑支护、抗浮水位以及施工工期等。因此一般高层建筑地下室的设计人员会把层高压得很低，影响地下室层高的因素主要有结构梁高和设备管线高度。一般减小层高的方法是从结构梁高入手，顶板楼板采用无梁楼盖、预应力空心楼板或宽扁梁等。而在合理布置柱网时，可以通过对地下室的建筑及设备管线的布置作合理的调整来减少地下室的净高，比如在柱跨较小的位置布置较高的风管，但设计人员通常会忽略此部分，而选择最高的梁高和最高的设备管线总高来确定层高，并未做到精细化设计。
（2）顶板结构形式选择
顶板结构形式有无梁楼盖和梁板式，梁板式又分：主梁+大板结构，长向次梁结构、短向次梁结构、十字梁结构和井字梁结构。可根据不同的柱跨、要求的净高选择不同的结构形式，不同结构形式带来的地下室经济性指标也会有所不同，需根据实际工程情况选择。另地下室顶板通常作为高层建筑的嵌固部位，规范要求，地下室顶板嵌固时，塔楼相关范围地下室顶板应为梁板结构。
（3）顶板荷载取值
顶板荷载主要有三大类：覆土荷载、消防车荷载和人防荷载。其中消防车荷载和人防荷载受覆土厚度影响，覆土厚度不同二者荷载取值会有所不同，同时，顶板板跨也影响着消防车荷载和人防荷载取值。一般情况下，施工活荷载与覆土荷载不同时考虑，所以覆土比较厚的地下室顶板一般不需要考虑施工活荷载。
2 地下室底板设计
1.结构形式
底板结构形式主要有无梁楼盖和梁板式两大类，其中无梁楼盖分为承台+整体筏板、桩基承台或独立基础+防水板两类，一般情况下，采用无梁楼盖结构形式经济性较好，且有节约模板，施工简单快速等优点，为地下室底板常用的结构形式，且当前有限元计算的普及，使得无梁楼盖底板的设计计算也更加便利。
2.抗浮设计（整体抗浮）
由于构件配筋设计依赖于局部荷载，局部抗浮设计一般不会忽视，设计师往往会忽视地下室的整体抗浮。地下室的整体抗浮就是上部荷载与水浮力的平衡问题，底板底面以上的恒荷载大于水浮力时，不需要考虑整体抗浮，反之则需要考虑整体抗浮设计，采用抗拔桩、抗拔锚杆或压重等方法抵消多出的水浮力，需要注意的是，规范规定，在整体抗浮计算中，水浮力需乘以1.05的放大系数。
3.人防荷载取值
根据地下室基础形式不同，人防荷载取值也相应会有区别，一般来说，分无桩基和有桩基两种情况，需注意的是，仅考虑抗浮的桩基按无桩基荷载情况取值，而条形基础或独立基础+防水板结构形式与无桩基情况荷载取值有所不同。
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3 地下室外墙设计
1.材料及保护层厚度
由于强度等级过高混凝土的水泥用量大，容易产生收缩裂缝，而地下室外墙对裂缝要求比较高，一般采用的混凝土强度等级宜低不宜高，一般采用C25~C30。同时应结合地下室埋深采取对应抗渗等级的混凝土。
地下室外墙迎水面保护层厚度一般取40mm，当有可靠的建筑防水做法或防护措施时可取25mm，《混凝土结构耐久性设计规范》规定，裂缝宽度无特殊外观要求时，当保护层设计厚度超过30mm时，可将保护层厚度取为30mm计算裂缝最大宽度。
2.地下室外墙荷载
地下室外墙所承受的荷载，竖向荷载有上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载有地面活荷载、侧向土压力、水压力、人防等效静荷载。一般情况下，风荷载或地震作用产生的内力对地下室外墙不起控制作用，外墙墙体配筋主要由水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算配筋。
4 地下室裂缝控制
地下室通常尺寸较大，浇筑混凝土体量大，而地下室因与地下水直接接触，裂缝控制要求较高，针对地下室的裂缝控制，需要采取一定的措施，通常采取的措施有：（1）采用补偿收缩混凝土，在混凝土中加入UEA、HEA等微膨胀剂，以10%~20%等量取代水泥，拌制成补偿收缩混凝土，以抵消混凝土收缩变形，必要时可添加0.6~1.0kg/m3的抗裂防渗纤维；（2）采用温度后浇带，可每隔30~40m设置一道贯通顶板、底板及外墙的施工后浇带，带宽不宜小于800mm，且宜设置在柱距三等分的中间范围内，后浇带内混凝土强度等级应提高一级，且采用早强、补偿收缩混凝土；（3）适当加密钢筋，对于相同配筋率，顶板板配筋、底板及外墙配筋宜采用小而密的配筋方式；（4）在施工过程中，对于超长地下室，还可采用“跳仓法”施工，控制温度裂缝开展。
5工程举例
5.1工程概况
某工程，地上为12栋33层钢筋混凝土剪力墙住宅，设地下一层停车库、人防地下室。抗震设计类别丙类，地震烈度7度0.1g，设计分组第一组；场地类别III 类；地下室顶板覆土1.5m；地下室人防抗力级别为核6级常6级；地下室采用8mX5.7~6.6m大柱网+小柱网方案。
5.2此地下室结构设计概况
①塔楼相关范围地下室顶板采用梁板式，其余地库顶板采用无梁楼盖，顶板无大洞口，非人防区无梁楼盖板厚300mm 、人防区无梁楼盖板厚400mm，楼板的混凝土强度等级为 C30。②本工程塔楼相关范围地下室顶板为塔楼的嵌固部位，抗震等级与上部结构相同，采用二级抗震。③地下室用预应力管桩作为基础，承压兼抗拔桩，桩直径500，有效桩长22~24米，单桩承载力数值2000kN，抗拔仅考虑靠近地面一节管桩，抗拔承载力为200kN。④地下室底板结构形式为桩基承台+防水板，人防区底板人防荷载取值为25kN。地下室底板按无梁楼盖设计，底板厚度取400mm。⑤外墙厚度取300mm，在和土壤相接处的侧壁保护层厚度取40mm，室内混凝土取15mm，裂缝计算时取30mm。⑥地下室抗浮设计取水浮力分项系数为1.05，每个承台下布置两根抗拔桩。
高层建筑地下室结构设计是一个复杂的过程，但只要合理选择设计参数，把握设计要点，抓住设计重点，就能使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战略效益。
参考文献：
[1]刘静芳. 高层民用建筑地下室结构设计分析[J]. 建筑知识.2015(07).
[2]李国胜. 多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2011.
[3]李沛.地下室混凝土裂缝控制的分析与处理[J].山西建筑,2009,35(31): 145-146.
[4]GB 50010-2010,混凝土结构设计规范[S].
[5]GB/T 50476-2008,混凝土结构耐久性设计规范[S].
论文作者:杨洁
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/22
标签：地下室论文; 荷载论文; 顶板论文; 楼盖论文; 结构论文; 底板论文; 人防论文; 《基层建设》2016年第34期论文;