广东博意建筑设计院有限公司
摘要：随着社会的发展，我国的基础建设在增多，一般的高层建筑都附带地下室，地下室数量也在增多，地下室结构设计的好坏会影响施工质量，会给主楼建筑质量带来许多不良影响。本文结合了高层建筑地下室概述分析了高层建筑地下室结构设计，探讨一下如何做好高层建筑地下室结构设计工作。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
引言：随着我国城市化进程的加快，我国土地资源越来越紧张，各个开发商都在寻找办法充分利用土地资源，同时提高自身的经济效益，而地下室的构建就是充分利用土地资源的表现之一。但是，在地下室建设中结构设计好坏直接关系到了工程的施工质量，因此，为了保证高层建筑地下室建筑质量，我们要严格把握好地下室的结构设计工作。
一、高层建筑地下室概述
高层建筑地下室是高层建筑的重要组成部分，可以抽象认为是高层建筑与底盘连接的嵌入式的锚固体，为高层建筑提供结构整体稳定和安全保证。四周回填土密实情况会形成侧向约束，限制了地下室的变形，进而增加了塔楼结构的刚度，减少了塔楼的自震周期和位移。高层建筑地下室应该有一定的埋深，对抗震有利。日本的研究结果表明，有地下室的建筑上部结构地震反应比无地下室的低20％-30％。随着地下室层数和埋深的增加，建筑物的整体刚度增大，自震周期明显减小，位移减小。地下室的埋深需根据建筑物的高度、体型、地下室功能、基础形式、满足建筑物稳定的侧限要求等条件。所以地下室的埋深一般可取H/15-H/18，H为楼层的高度。
二、高层建筑地下室结构设计要点
1.结构平面布置
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，首先当然要满足建筑使用功能的要求，例如：地下室的车位，车位的布置会影响框架柱的间距，采用6mx8m，还是8mx8m。非人防框架柱一般采用500mmx500mm，人防的框架柱一般采用600mmx600mm，与挡土墙柱相连的柱的截面要满足钢筋的水平锚固即可。
地下室塔楼外主要承受的竖向荷载除自重外，还有覆土荷载，消防车荷载，设备用房荷载等，由于地下室四周埋在土里，需要承受的四周的土压力，并且还会受到地下水的反向力，这些都会影响平面的结构布置。
地面荷载主要是覆土厚度，消防车位置，这些要规划部门，园林确定好，才能进行设计。由于覆土厚度跟消防车的荷载比较大，对梁高影响也比较大，一般的梁设计配筋率1%~1.5%为经济配筋，消防车经过范围的顶板板厚也适当加厚，满足设计要求。进行地下室结构设计时，梁截面的高度也要跟地下室的水电设计师沟通，要满足净空的要求，梁高不能太高。
由于地下室的体型一般都比较大，长度一般都大于40米，为了减少建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，所以一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。一般顶板结构，挡土墙都采用补偿收缩混凝土，然后采用30~40米设置一道后浇带的方式处理混凝土的收缩变形。
2.抗震设计及嵌固部位
地下室塔楼范围（主楼外2跨或20米）的结构要与主楼进行抗震结构设计，抗震等级同主楼，非人防区的地下室嵌固部位一般都设置在地下室的基础面，设计单体时要注意。人防区的地下室嵌固部位可以设置在地下室的顶板，但要满足下部刚度与上部刚度2倍的关系，才能设置。由于人防区的人防墙比较多，刚度也会比较多，刚度也会比较容易满足。嵌固部位的设置可以有效减少楼梯的高度，减少地震力，减低配筋。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但如果采用顶板做为嵌固端，地下室的柱子配筋都要加大100%。
在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段，当条件不允许时，应采用有效可靠措施，使建筑物在地震时不至于地基失效而破坏，或者产生过梁的下沉或倾斜。
3.混凝土的添加剂设计
由于地下室的体型比较大，施工是一次性灌倒的混凝土量比较大，因此，地下室底板、墙体出现裂缝现象是非常普遍的，为了避免裂缝的出现，在结构设计中采用：第一，“施工后浇带”。通常情况下，为了保证施工中混凝土自身约束力的完全释放，总是在施工中采用施工后浇带的方式，目前，这种方式在地下室设计中是普遍采用的。第二，使用处理后的混凝土。地下室的结构具有特殊要求，因此，在混凝土使用方面也应该用处理后的混凝土，混凝土的处理方式是在混凝土中加入适当的膨胀剂，在设计中应该列出备选膨胀剂的种类，比如“UEA、HEA”等，加入膨胀剂的主要目的是要用膨胀剂所带来的膨胀值来抵消混凝土自身的收缩值，这样就能够有利的避免混凝土收缩所造成的墙体裂缝等的出现，一定程度上能够保证工程的施工质量。
4.抗浮处理
由于地下室是全埋在规划的路面以下，因此，常年的地下水会影响地下室，水的浮力是结构设计必须要处理的问题。在自身重量不满足水反力的情况下，我们要进行抗浮设计。具体而言可以从以下几个方面来着手：
第一，楼盖的选择要合理。为了降低地下室结构的层高，进而提高抗浮能力，通常会选择“宽扁梁或无梁楼盖”。
第二，增加自身的重量。a.可以增加顶板的覆土厚度，计算抗浮是，顶板的覆土容重才用16KN/M3。b.可以增加底板的厚度，计算抗浮是，混凝土的容重采用22.5 KN/M3。
第三，与规划设计部门商量，有条件的话，可以适当减低室外地面的标高。通过减低室外地面标高，降低常年水位，达到减少水反力。
第四，可以在地下室挡土墙墙壁设置抽水泵，常年把水位控制在设计的范围内，这个技术在香港等大城市已经开始使用。
第五，布置抗拔桩或锚杆。抗拔桩与锚杆的布置是需要根据不同的工程项目特征而定的，要根据现在的基础形式采用。桩的抗拔力的大小，不能随便选取，在满足抗拔的同时，也要满足竖向承载力的要求。抗拔桩与承台的连接设计也要满足规范要求，否则抗拔力还没达到就把承台跟桩拉断，容易发生事故。
5.沉降的设计
对于地下室情况比较复杂，基础形式多样的地下室，基础的沉降设计尤为重要。首先，我们不能否定建筑物的沉降，那怕是极其微小的沉降差，我们设计师也要控制在规范的设计范围内。沉降的计算与基础下部土层的变形模量有关系，只有准确的取值，才能进行下一步的设计。所以要求规划部门要提供比较准确的设计资料。结构设计师在处理复杂的基础时，也同样要跟勘察部门多沟通多了解实际情况。
按正常使用极限状态验算桩基沉降时，荷载效应应用准永久组合；验算桩基的横向变位、抗裂、裂缝宽度是，根据使用要求和裂缝控制等级分别采用荷载 的标准组合、准永久组合，并考虑长期作用影响。
三、结语
地下室底板、挡墙开裂，地下室整体浮起来等质量问题现在经常发生，作为一名及格的结构工程师，一定要有清晰的理论知识，把握好地下室的结构设计要点，导绝事故的发生。
参考文献：
[1]黄晓敏.浅析高层建筑地下室结构设计[[J].城市建设.2010（11）.
[2]刘凯.建筑工程中地下室结构设计[J].中国科技纵横.2011（10）.
[3]袁军川.浅谈地下室设计中需注意的问题及对策[J].科技传播.2009（11）.
[4]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，2011，（12）.
[5]徐氢清.高层建筑超长地下室结构设计的若干问题[J].科技创业家，2012.
论文作者:卢景华
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/29
标签：地下室论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 混凝土论文; 荷载论文; 顶板论文; 结构论文; 《基层建设》2016年9期论文;