摘要：高层建筑地下室的结构设计非常重要，它直接影响到建筑物的正常使用和工程造价。本文主要针对荷载、顶板、外墙、底板等等几个方面简要地分析了地下室结构设计中的常见问题，对地下室结构设计的合理与否有一定的参考价值。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
前言
随着我国经济水平的不断提高，人们对于民用建筑地下室的需求越来越多。为了有效利用土地资源，在高层民用建筑中设置地下室逐渐成为日常生活中普遍存在的现象，不仅给人们的生活提供了诸多便利，满足人民的生活需求，同时从结构设计方面来讲高层建筑也宜设地下室。因此，如何更好地设计高层民用建筑地下室成为不少结构工程师所要思考的问题。
1.高层建筑地下室结构设计的要求
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。
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3 高层建筑地下室结构设计的常见问题和措施
通常情况下，高层民用建筑地下室结构设计的常见问题主要体现在防水底板的设计，顶板的设计，外墙的设计、荷载的设计和抗浮和抗渗的设计等多个方面，而高层民用建筑地下室结构设计要求又是整个高层民用建筑中的关键部分，因此，在对高层民用建筑地下室结构进行设计的过程中，要严格按照建筑设计行业的相关规范制度，严格要求，全面统筹考量，确保高层民用建筑地下室结构的设计质量，具体分析如下：
3.1顶板的设计
根据建筑结构设计的相关标准，对于地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室的顶板上不易开洞，而对于顶板的厚度要求，要大于180mm，同时在配筋方面的要求也有严格控制，需采用双层双向配筋的方式，按照合理的配筋率进行设计。
3.2外墙的设计
由于高层民用建筑的地下室结构的外墙设计有严格要求，这要求外墙不仅防水，防渗漏，还要起到挡土墙作用，这就要求外墙设计中不仅要考虑挡土作用，还要从裂缝来考虑抗渗防水，这样才能正确的对裂缝宽度进行合理计算。
3.3荷载的设计
对于荷载的设计要求，根据建筑需要，特别是消防车通道的荷载考虑及折减，这需要结构人员精确考虑地下室顶板荷载，特别在高层地下室车库项目中尤为突出，这关乎地下室整体结构安全及经济效应。
3.4地下室抗震设计问题
高层建筑的抗震性能好坏与否与地下室的设计关系重大。提高高层建筑的抗震要求，地下室与地上部分的筑墙必须相一致。而且地下室的埋深也有要求，地下室的埋深要大于地上部分的高度时，其层数可不予考虑，这时算高度时才可从上部地面开始算。为了提高抗震性能，顶板必须要求可作为上部结构的嵌固部位。若地下室顶板为无梁楼盖和顶板内外板标高超过梁高变化引起错层这两种情况时，必须进行一定的处理使其能够作为上部结构的嵌固部位。
3.5抗浮、抗渗及控制问题
地下室结构设计中尤其需注意只有地下室部分和地面上楼层较少时的抗浮计算，采用桩基时需计算桩的抗拔承载力。根据《荷载规范》相关规定计算强度和计算抗浮是荷载分项系数的取值是不一样的，计算强度时取1.0，计算抗浮时去0.9。地下室抗浮设计影响的因素很多，主要依据是地下水位及其变幅，并且实际设计中往往只考虑其极限状态，而施工过程中出现抗浮不够导致局部破坏，往往是对施工过程及洪水期不够重视引起的。
对于那些地下空间很大的高层建筑而言，塔楼部分的抗浮一般不会有问题，出问题的往往是其裙房和纯地下室部分。针对这种情况，通常有以下解决措施：①确定科学合理的抗浮设防水位；②通过某些方法间接降低抗浮设防水位，如尽量提高基坑坑底的实际标高；③设置一些抗浮桩；④尽可能增加地下室的本身的重量。
地下室设计是一项复杂的工程，除了满足受力要求外，抗渗技术也是一个非常重要的要点，如若设置不当，可能造成地下室成汪洋。由于钢筋混凝土结构不是致密的往往外有裂缝，抗渗效果不是很理想，要想完成抗渗的目的，通常还需采取以下措施：①设置膨胀带。混凝土中本身具有膨胀剂，但其早期变形收缩仅靠其本身的膨胀剂变形不能达到理想效果，通常大于60m时就需设置一定长度的膨胀带来补偿，才可达到混凝土的无缝施工；②加强钢筋混凝土的抗拉能力。在浇筑混凝土时要使用抗变形的钢筋。由于侧壁受底板和顶板约束，上下部所承受的力不一样，使得混凝土上下膨胀收缩不一致，为了抵消这部分差异，要在侧壁增加水平温度筋强化混凝土面层，或者墙的中央设置一道暗梁增加其抗拉能力。除了这些措施之外，对混凝土的养护也格外重要；③设置后浇带。混凝土早期膨胀收缩时需释放约束力，后浇带技术很好的解决了这个问题。同时后浇带技术也已经可以很好的解决长久性的变形缝，并且已经得到了广泛的应用。
4.结语
综上所述，对如何做好现代建筑地下室结构的设计工作进行探讨具有十分重要的意义。作为新时期背景下的建筑地下室结构设计人员，必须切实掌握其设计特点，并在设计过程中切实掌握其设计要点，才能更好地确保整个建筑地下室结构设计的合理性，进而确保整个建筑结构设计质量的同时促进工程质量的提升。
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论文作者:臧亚萍
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/13
标签：地下室论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 顶板论文; 荷载论文; 民用建筑论文; 《基层建设》2017年第23期论文;