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摘要:地下室对于高层建筑来说属于一个十分关键的组成部分，目前地下层数及面积都在不断增加，既可拓展地下利用空间，又能稳固建筑结构，但地下室工程施工难度高、耗时长、投资费用高，出现质量问题的可能性较大，因此在设计过程中不能仅考虑地上设计标准，而是要意识到地下结构的特殊性，把握好抗震、抗渗、抗浮等多项设计要点，合理控制底板及顶板厚度，确保地下结构设计质量达标。本文就对此问题进行了详细探讨。
关键词:建筑工程；地下室结构；设计
引言:
近年来，城市土地面积越发紧张，使得高层建筑的建设规模越来越大，提高了土地资源的利用率，而高层建筑通常都配有地下室，可在原有基础上进一步开发地下空间，但地下室的设计极其复杂，如果未能合理处理结构超长部分或抗震、抗浮设计不合理，就会导致地下室结构受损，影响建筑整体的稳固性，因此必须严加控制。
一、设计常见问题
地下室工程涉及多个专业，需要考虑防火、通风、排水等多个方面的要求，做好各专业的配合工作。如果建筑群体底盘较大，还应确保不会出现塔楼上浮的问题，但结合实际情况来看，上浮现象较为常见，未能达到相应的施工标准。此外，除抗浮设计之外，地下室外墙均属于设计的重点，需要加以注意，否则就会影响高层建筑的整体质量。此外，目前在抗浮设计时多以正常情况为准，而没有考虑洪水来临时所造成的影响，这就会导致洪水灾害发生时抗浮设计难以发挥其作用，进而导致地下室被损坏，因此在设计时需要考虑多方面的因素。
二、地下室构件设计方法
（一）荷载设计
地下室结构的荷载大致有以下几项：1.顶板荷载有覆土重，人防荷载，消防车道荷载，种植荷载。其中，在做基础设计时可不考虑消防车道荷载2.地下室外墙，荷载有土压力，结构设计一般采用静止土压力，水压力，人防荷载，墙顶线荷载。3.底板荷载有板面建筑面层的恒载，水浮力，人防荷载，各种设备间的活荷载。当底板以下土层较好时，底板面上的活荷载可以认为直接传给板下地基土，不再传递到基础。
（二）外墙设计
地下室外墙设计较为关键，关系到水、土压力，人防荷载等多项因素，并且需要以此为依据验算抗裂性能。墙顶线荷载一般不会产生多大影响，应重点关注水平荷载。合理确定抗浮水位，水压力取值才能准确。地下水以上部分土的容重取正常数值，地下室以下部分土的容重应取浮容重。水土压力均是三角形荷载，墙底荷载大，墙顶荷载小。外墙的计算模型一般取墙顶交接，墙底固接。地下室外墙需验算水土工况下的裂缝宽度。人防荷载在外墙上的作用形式是矩形均布荷载，验算时材料取用标准值，荷载组合也采用标准组合。水土工况和人防工况验算之后取大值做设计。
（三）顶板设计
顶板结构形式有单向板，双向板及加腋大板形式。荷载较小的时候采用单向板，荷载较大的时候采用双向板。加腋大板今年来比较流行，主要是设计简单，施工也简单，有利于工程进度。在做顶板构件配筋设计时要注意荷载取值，比如梁配筋及板配筋设计时，消防车道荷载取值是不太一样的。梁配筋设计时有折减系数，板配筋设计时可以根据覆土厚度进行折减。顶板人在防荷载作用下可以采用塑性计算，消防车荷载和人防荷载不同时组合。当顶板作为嵌固端时，非人防板厚不宜小于180，塔楼相关范围内宜采用梁板结构。板配筋率不宜小于0.25%，且双层双向拉通。地下室顶板荷载大，梁纵筋一般都很大，所以就要特别注意根据抗震等级选择合适的通长钢筋，支座处的底面筋比值及配筋较大处是否有配筋率大于2.0%的，否则箍筋直径要加大一个等级。
（四）底板设计
底板设计需要考虑受力、防水抗渗等要点，确保底板厚度及配筋率符合建筑设计要求[3]。当地下室无须做抗浮设计，底板底下土质较好时，底板厚度250就可以了。当需做抗浮设计时，一般一层地下室底板取400mm，两层地下室底板厚曲500mm。若只靠恒载还压不住水浮力，则需设置抗拔桩或者抗拔锚杆。水浮力作用下，建议采用承台或独立基础和防水板的模型计算，防水板的配筋结果更为合理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果采用筏板模型，计算软件会考虑抗拔桩的作用，导致底板配筋偏小，最终导致结构安全系数偏小。当有人防荷载时，要同时考虑水浮力和人防荷载的作用。人防顶板的配筋率可以取用0.15%，前提条件是底板底下地质较好。在水浮力作用下，承台或者独立基础可以当做底板的柱帽，所以承台或者独立基础要按柱帽的配筋方式进行配筋，且要验算承台或者独立基础对底板的冲切，建议冲切面取在承台或者独立基础的四周，而不是往外或者往里扩散半个底板厚度。适当加大承台或者独立基础的尺寸，对于底板冲切及底板配筋均有显著帮助。
（五）人防口部设计
在对人防地下室进行口部设计的过程当中，主要设计的内容包括门框墙部分（包括侧挡板部分，上下方向挡板部分），以及防塌楼梯部分，出入口顶盖部分。结合本工程实际情况来看，要求在口部结构设计的过程当中，重点关注以下几个方面的问题：第一，在对门框墙进行设计的过程当中，需要特别注意的一点是，门框墙设计需要根据不同的剪跨/悬板厚度比值做不同的设计方案。其中，在剪跨/悬板厚度比值＞1的情况下，需要按照悬挑板标准进行设计，而在剪跨/悬板厚度比值≤1的情况下，则需要按照牛腿设计。第二，在对出入口楼梯荷载因素进行设计分析的过程当中，从结构力学的角度上来说，认为在人防地下室投入正常使用后，楼梯板以及休息平台板会同时双向受力，因此等效静荷载取标准值为55.0kN/m²。由于人防地下室工程中临空墙与顶板、外墙与顶板的交接位置上所承受弯矩作用力较大，故处于对整个结构稳定性因素的考量，将地下室侧墙外侧竖向钢筋以水平状态伸入人防顶板内。同时，确保水平方向的钢筋能够满足结构锚固的长度要求。
（六）结构超长设计
在超长地下室结构设计中，为了能够控制混凝土结构开裂问题，根据地下室的长度混凝土结构的收缩应力以及温度应力之间的非线性关系，采用抗放兼施的设计方案 所谓抗放兼施，其实质意义就是对混凝土超长结构进行有条件的浇筑工作，使得在外力的作用下不会产生超负荷变形，同时，又不会对混凝土结构内部产生很大应力 不仅保证混凝土结构处于自身的承载极限之内，还要保证在对超长结构地下室使用过程中处于它的使用极限之内。在结构布置和设计过程中，对于地下室的平面与立面的设计，为避免整体结构截面上的突变，一般要求平面的布置要规则整齐对于立面的布置设计，我们便可以根据实际情况，灵活运用无缝设计的抗方法，和设置伸缩缝的放理念，以便减少超长地下室结构立面施工的约束应力超长地下室的结构设计中，钢筋的合理布置同样十分重要 钢筋的使用并不是直径越大而越实用，而是在设计施工时，应尽量采用小直径的钢筋，加大钢筋与钢筋之间的密度，缩短排布的距离尤其重视在超长地下室结构的受力处应力大的以及结构的变截面处，增加钢筋的排布设计，从而起到牢固地下室结构的作用高强度的混凝土并不适用于超长地下室结构设计中因此，对
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于混凝土的强度，选择60 d或90 d强度的中低强度混凝土 并在使用时掺入8%12%的膨胀剂，用来中和混凝土结构内部的应力。施工后浇带一项传统的施工设计，在每隔30 40 m左右的位置便设置一道1 m宽的后浇带，起的作用却是十分强大它能够有效地适应消化超长地下室的结构收缩变形，并减少混凝土结构内部的收缩应力。后浇带在施工过程中涉及很多问题，例如，在后浇带浇筑前的保护问题，后浇带两侧的防水问题等这些问题为地下室施工过程带来诸多不便，为此，经多年施工实践发展，我们发现应用膨胀加强带能够更好地完成后浇带的作用，并在施工中简便很多膨胀加强带之所以能够取消后浇缝过程，是因为，膨胀加强带能够以其膨胀应力中和补偿收缩应力和温度应力 这在混凝土建筑中具有十分显著的应用成效
三、结束语
在地下室设计前期，需先确定嵌固端位置，在现行规范基础上，确定地下室结构抗震等级，并相应的对局部构件内力和钢筋进行调整，以便在嵌固端部位实现上部结构为“弱柱”的设计。在地下室顶板、侧墙和底板等关键结构设计时，应仔细分析构件所受荷载及受力特点，合理选取计算模型，同时结合工程中实际发生的教训，科学的采取恰当的构造措施，达到安全经济的效果。重视地下室的抗浮验算，当不满足抗浮要求时，应才是合理的措施进行抗浮设计。地下室由于超长极易产生裂缝，在设计中应采取有效的措施防止裂缝产生。
参考文献:
[1]文华.论述地下室结构设计存在的问题[J].建材与装饰，2015，(10):10-12.
[2]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2016,(12)：136-138.
[3]王值会.浅析地下室混凝土结构设计抗裂措施[J].经营管理.2014，(16):194-195.
[4]董择涛.地下室在现代建筑结构设计中的应用[J].中国科技财富，2013，(14):210-212.
论文作者:陈欣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/29
标签：荷载论文; 地下室论文; 底板论文; 人防论文; 顶板论文; 结构论文; 应力论文; 《防护工程》2018年第24期论文;