关键词：高层建筑；建筑工程；地下式结构设计
引言
现阶段，各大城市的高层房建工程数量都越来越多，为了节省城市用地、充分利用建筑空间，这些高层房建工程往往都设有地下室，由于工程本身的地质状况较为复杂，存在着诸多无法预测的状况，这就致使地下室在实际施工的时候出现造价高昂、施工进度慢、质量差等问题，鉴于此，必须提高对地下室结构设计的关注度，结合地下室的实际情况，编制科学合理的地下室结构设计方案。
1建筑工程地下室结构设计分析
当前，随着建筑工程项目规模的不断扩大，在建筑工程地下的地下室功能逐渐被人们重视起来，并且对地下室的应用范围不断扩大，从而使其呈现出多元化的特点，而并不是之前的单一的储存功能，已经逐渐延伸到了各种大型商场、人防工程等。对于建筑工程的整体设计来说，地下室的设计是非常重要的组成部分，因此对地下室的结构标准更高。地下室开挖深度是对地下室工程造价影响最大的因素，地下室埋深主要由地下室净高、设备管道高度、室内外高差、地下室顶板结构本身厚度及其上覆土厚度、地下室底板厚度这几部分组成。除结构本身所占的高度外，其他组成部分因为建筑使用功能和设备工艺要求，一般是比较固定的或有硬性规定而不具有较大调整余地，也就意味着只能从地下室顶板结构方案的优选着手。采用不同的楼盖结构体系，其结构本身所占的空间不同，直接关系到其他土建费用包括地下室其他结构及水、电，通风等设备费用、地下室开挖及基坑支护费用等的高低。而有效实现这一目标的手段也就是对地下室楼盖结构体系的优选，即采用何种结构方案，既能满足建筑净高的要求，又能做到经济合理。
2建筑地下室结构设计难点
地下室设计比较复杂，设计范围很广，如防火、隧道、通风、照明、人防要求、使用功能、排水等。当建筑物的地下室的长度超过设计的规定长度时，就应将结构设计与建筑设计结合起来，合理设置变形缝，因为变形缝的增加会给结构设计增加难度，尤其是建筑防水方面，所以尽量少设或者不设变形缝。此外，对具有大底盘地下室的建筑来说，对抗浮设计有着更高的要求，因而常常不能满足设计及规范要求。总之，在建筑工程中，因为地下室结构的设计是基础工程，涉及较大额范围，受到材料、设计、技术等因素的影响较大，所以对其的设计具有相当大的难度。总的来说，地下室结构设计中的难点包括以下几个部分：结构平面设计、底板设计、顶板设计、抗震设计、防浮及抗渗设计。
3高层房建工程中的地下室结构设计对策
3.1荷载合计
高层建筑工程的地下室结构荷载设计主要包括：爆动荷载、土压力荷载、地面建筑荷载、自重荷载及人防荷载。我国建筑工程地下室结构设计相关规范指出：设计人员在设计过程中要综合地下室各个部门的综合荷载，考虑各工程的结构特点，严格依照相关规定开展荷载组合，并确定地下室结构中参与荷载部分，主要为：顶板、侧墙、外墙、内承重墙、基础；设计人员要分别确定顶板核爆动荷载标准值及静荷载标准值、侧墙竖向核爆动荷载标准值、上方建筑物自重标准值、外墙横向核爆动荷载标准值、内墙重墙自重标准值、底板核爆动荷载标准值、地下室墙身自重标准值。高层建筑工程地下室结构设计人员在进行地下室的防控荷载组合时，要重点解决核爆动荷载作用与静荷载共同存在的问题。
3.2顶板设计
对于高层房建工程的地下室结构设计来说，顶板设计是非常关键的一环，地下室顶板实际上就是高层建筑中地上部分的水平约束支座，该支座的刚度越大，其所具备的约束力也就越强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地下室结构顶板应当具备一定的厚度，一般来说，顶板的厚度指数应当大于160mm，设计人员在开展地下室结构设计中的顶板设计工作时，应确保其厚度指数满足建筑结构的规范标准，并达到地下室人防的具体需求。另外，设计人员还必须严格遵循相关设计规范，利用梁板结构对上部结构进行嵌固。
3.3抗浮和抗渗设计
防浮设计必须基于地下水位以及其变化范围，在实际设计中，很多设计人员仅仅考虑正常的使用状态，忽略施工过程中发生的水浸现象，造成地下室因抗浮性不足而部分损坏。另外，由于混凝土特性的因素，常常会在钢筋混凝土构件中形成裂缝，造成渗漏现象的发生，因此在设计中要采取合理的措施，控制地下室的渗漏现象。例如，补偿收缩混凝土、设置膨胀带、加固后浇带以及提高钢筋混凝土的抗拉强度。将一定比例的膨胀剂添加到混凝土中以抵消混凝土本身的收缩值。添加到混凝土中的膨胀剂不能完全补偿混凝土在早期的收缩，应加强膨胀带以实现无缝结构。需要注意，在采取上述措施时，要做好混凝土的养护工作。
3.4抗震设计
一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：多层建筑中半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达8层，层数和总高度超过要求，违反GB50011-2001第7.1.2条。地下室顶板为上部结构嵌固端，地下室一层抗震等级定为三级，而上部结构为二级，按GB50011-2001第6.1.3条地下室也应为二级。如果地下室结构设计不合理，势必会对建筑物整体的抗震能力造成一定的影响。因此，建筑设计师要对实际施工现场进行勘察分析，设计出科学合理的地下室结构设计方案，并采用合适的施工技术与施工工艺，施工人员必须充分掌握设计图纸要求，并严格按照规范的操作流程进行施工作业，现场施工管理人员要对每一个施工环节进行有效的质量控制，确保地下室工程的施工质量。其次，要也特别注意地下室整体结构要与上部结构相互协调，有效防止安全隐患的发生。
3.5保护层设计
保护层设计也是高层房建工程地下室结构设计的重要一环，在实际设计的过程中，设计人员应当严格按照我国现行的《地下工程防水技术规范》开展工作，落实好保护层部分的设计工作，并结合施工现场的实际情况，确定地下室结构中防水混凝土底板垫层的厚度，通常来说，其厚度指数应不低于100mm，同时，设计人员还必须考虑到施工现场的软土层状况，保证软土层部分的设计厚度不低于150mm。此外，地下室防水混凝土结构厚度应在250mm以上，且迎水面钢筋处的保护层厚度应高于50mm。
结语
在整个建筑工程中，地下室结构是重要的组成部分，并且在地下室工程中，其花费的造价也相对比较高，对于整个工程的设计来说，地下室结构设计方案与优化具有非常重要的作用，如何合理布置和充分利用其有限的空间，既能满足建筑功能的要求，又能做到经济合理，这对于设计与业主来说是共同的关注焦点。所以，这就需要相关的设计人员，在进行地下室结构的设计过程中，本着经济合理、安全可靠的原则，从经济与技术方面来对地下室结构的相关设计问题进行仔细的研究与分析。
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论文作者:徐鹏
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：地下室论文; 荷载论文; 结构论文; 结构设计论文; 顶板论文; 厚度论文; 建筑工程论文; 《建筑实践》2019年38卷24期论文;