摘要：随着我国经济的迅猛发展，现今的高层建筑日益增多，在城市工程建设中出现了非常多的地下室和地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等等设置在地下室，不仅能够充分地发挥地下室的作用，而且又满足了基础埋深的要求，同时地下停车场还可以用作人防地下室，以满足战时需要。因此，在高层建筑的设计中，如何合理地设计地下室的结构这个问题显得异常重要。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
1.高层建筑地下室的必要性
1.1结构设计的要求
依据现行结构规范：当采用天然基础时，其埋深应为建筑总高度的1/12，当采用桩基础时，埋深则是1/15。高层建筑动辄50至80m高，从结构的稳定性来考虑，基础必须有4至5m的埋深，地面部分建筑的刚度才能达到设计要求，才能抵抗外力对其的倾覆，基础埋深越深，建筑就能建得越高；埋深占总高度的份额越多，结构的稳定性就越好。而此时，地下室的设计埋入深度，刚好可以作为高层建筑整体中的埋深部分。
1.2建设程序的要求
我国有政策规定，高层建筑如果不建地下室，规划部门是不能批准该建设方案的，这就决定着高层建筑在设计的时候，必须配备地下室部分。同时，建设规划部门也对地下室的建设有着一定的优惠政策，如土地税不用交，甚至地下室的建筑面积也不计入容积率。
1.3使用功能的要求
高层建筑需要各种配套的设施，如人防、车库、发电机房、配电房、水泵房等各种设备的机房，地下室能够满足高层建筑这方面功能的要求。其中，当前社会私家轿车数量增长如此迅速，地下车库的设置显得尤为重要。在一定档次的商品楼宇中，如没有配套车库，销售起来就会比较困难。而交通部门对此也有“住宅每2至8户配一个车位，商场每100m2配三辆小车车位”的明确规定。因此，高层建筑就目前来说，必然要配套相应面积的停车位，而这一般都靠地下室来提供。
2.高层建筑地下室结构设计中的安全隐患
高层建筑地下室结构设计中，潜在明显的安全问题，根据结构设计分析，例举常见的安全隐患。
2.1防水设计不足
高层建筑工程中，地下室防水设计不足，造成积水、渗水的情况，导致钢筋出现锈蚀的问题，无法保障地下室的稳固性。部分高层建筑不重视地下室结构的防水设计，进而造成积水破坏。
2.2抗震设计不规范
抗震性能是地下室的主要性能，对地下室结构体系的要求较高。抗震设计应该综合考虑高层建筑与地下室结构，不能仅以地下室结构为主。部分高层建筑地下室结构的抗震设计中，忽略了地上荷载的影响，导致抗震规划不规范，达不到建筑抗震的标准，导致地下室结构潜在安全隐患。
2.3剪力墙设计缺陷
地下室结构中的剪力墙，同样需要遵循规范标准中的约束内容，实际高层建筑中较容易忽视地下室剪力墙的设计，导致剪力墙的尺寸、分布等方面出现了严重的缺陷，无法支撑地下室的稳定性，达不到标准的承载值。地下室剪力墙设计缺陷的危险性较高，地上楼层施工时，如果超出剪力墙的承载范围，即会破坏地下室结构，促使其出现变形或坍塌的危险。
3.高层建筑地下室结构的合理设计方案
3.1荷载设计
地下室结构的荷载设计中，重点考虑了不同部位的荷载需求，便于计算出准确的组合荷载。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高层建筑地下室荷载设计中，体现在水压、土压和自重等方面，组合荷载包括：各层楼板、基础、外墙和承重墙，不同部位对应了特定的荷载设计，例如：承重墙组合荷载中的静荷载、自重荷载等，计算出荷载的总和，规范组合荷载的数据。地下室荷载设计的实践性强，按照结构特点，划分出具有组合设计条件的荷载，防止荷载组合设计中出现重复的荷载，确保地下室结构荷载的精准性。
3.2顶板的设计
在高层建筑中地下室的顶板有着非常重要的作用。它因自身所具有的强大的刚性特质而充当着支撑上层建筑的支座的作用。而顶板的刚性越好，其支座作用就越明显，故而，我们在选择地下室顶板时要确保其沟渎不能小于16厘米。
按照相关规范的要求，在将顶板嵌固成为地下室的上部的结构时，我们应该特别注意对相关材料等等的选择和使用，通常情况下要考虑到混凝土是否达到了需要的强度的级别、楼板是不是足够的厚、楼层的侧向的刚度够不够大、板配筋率是不是合格等问题。同时要确保地下室的设计层数不低于两层。同时，为了达到相关规定的要求，我们要将梁板结构作为在地下室中承载上层建筑结构嵌固的相应楼层顶部楼盖。因此，地下室的总深度和层数与上述的各种因素是息息相关的，在相关的设计人员设计建筑物地下室的结构时应该对各方面的因素进行的综合。在计算地下室的结构中，应该由上向下开始算起，一直到符合镶嵌端条件的地下室底板和楼层为止，而在由下向上开始算起的建筑物剪力在墙底部位的加强区域层数时，则要将地下层区域考虑在内。
3.3底板的设计
对于地下室的底板我们有着更高的要求，它首先要达到相应的受力条件，同时还要具有防水和抗渗漏的功能，所以，在对高层建筑的地下室进行设计时，一定要保证地下室的底板要足够的厚，通常我们使用的底板要保证有四十到六十厘米的厚度，而且它的配筋也不能过小，通常使用的较为合适的配筋率为百分之零点二五。
通常在对地下室的梁进行设计时要以底板标高的真实的改变现象为依据，同时要确保底板的厚度要大于或至少要等于梁的宽度。并且要准确的计算出将板支座的弯矩成功的传导到梁的位置所需要的具体的抗扭钢筋的数值。另外所谓的桩承台其实就是桩阀和桩箱的底板，对与它我们也有着非常严格的要求，合格的桩承台要相应的抗弯能力和局部承受压力的能力，同时还要符合地下室对其在冲切、剪切等方面的需求。
3.4抗渗控制
断裂带是混凝土经常会在建筑工程中出现的一种不好现象，为了有效的防止这种现象的发生，，我们通常采用如下的方法来实现抗渗的效果：一是对混凝土进行补偿性收缩；二是使用膨胀带；三是使用后浇带；四是加强混凝土抗拉效果。
3.5垫层与保护层的厚度
根据相关规定，高层建筑物防水性混凝土的底板垫层应该大于等于十厘米和C15的厚度，土层软弱的其厚度应该大于等于十五厘米。防水性混凝土的结构在厚度上应该超过二十五厘米。混凝土的迎水面位置钢筋的保护层在厚度上应该超过五厘米。
4.高层建筑地下室结构设计中的优化措施
地下室结构在安全隐患的干预下，出现了质量问题，为了加强地下室结构控制，提出几点优化措施，规避安全隐患。
4.1规范防水设计
地下室防水设计，先要决定防护级别，再安排防水工作。结合地下室防水需求，提出两点规范措施，如：（1）主体防水，主体具有自主防水的优势，添加混凝土防水设计，按照地下室防渗设计标准，控制主体防水设计，防止主体结构漏水；（2）节点防水，重点处理地下室的缝隙，避免缝隙处理不当而出现走水的现象，可以在节点位置设计有效的止水带，保障节点防水设计的规范性。
4.2强化抗震设计
地震对地下室结构的破坏比较大，结构设计中应该明确地震中常见的破坏点，如：接缝、粘合点等，对其采取强化的抗震设计，提升抗拉、抗弯的水平，确保地下室具备抗震的能力，维护地下室的稳固性。地下室结构抗震设计中，需考虑地上荷载的影响，综合设计抗震措施，还要增加抗震构造，预防地震破坏，满足地下室结构的抗震需求。
4.3完善剪力墙设计
高层建筑工程中，地下室结构中的剪力墙设计，需要控制剪力墙的布置和间距，不能出现设计误差，按照地下室结构的实际情况，规范剪力墙的设计，避免剪力墙承载不足或失控[4]。例如：剪力墙间距设计时，需要符合楼盖刚度的标准，如果楼盖开洞较大，此时剪力墙间距应该缩小，防止承载力过于集中而出现支撑问题。由此剪力墙的设计要保障综合性，通过实际情况完善剪力墙的具体设计，确保地下室结构的安全。
5.结语
综上所述，高层民用建筑的地下室结构设计是一项工作量巨大的且难度较大的工程，为了更好的满足人们对于高层民用建筑的地下室的需求，这就要求在设计过程中，要严格遵守建筑设计行业的相关规范制度，以加强高层民用建筑的地下室结构质量为首要任务，同时全面统筹和考量设计过程中影响地下室结构的因素，有效解决设计过程中遇到的问题，从而确保高层民用建筑的质量。
参考文献：
[1]严恒林.高层建筑地下室防水施工技术[J].中国新技术新产品，2014，21：168.
[2]杜峰.城市建筑地下室防水技术研究[D].西安建筑科技大学硕士论文，西安：2015.
论文作者:鲁凡
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/17
标签：地下室论文; 荷载论文; 结构论文; 高层建筑论文; 底板论文; 剪力墙论文; 结构设计论文; 《基层建设》2016年12期论文;