湖南大学设计研究院有限公司 湖南省长沙市 410082
摘要：随着近年来各地城市建设的不断加快，高层建筑的数量也在与日俱增。由于高层建筑中的地下消防水池、多功能停车位及建筑设备用房等都设立在地下室，所以在高层建筑的设计中，地下室的设计具有难点众多且意义重大的特点。其合理设计与否，对整栋建筑的总体应用都具有一定影响。本文主要分析了建筑工程中地下室结构设计中的难点所在，并基于此提出优化设计的具体方案，以供业内人士参考。
关键词：建筑工程；结构平面设计；外墙结构设计
一、前言
对高层建筑群体而言，塔楼部分在使用阶段时一般不会发生抗浮问题，但纯地下室及裙房部分则会较易发生抗浮不满足要求的问题。并且由于在对实际地下室的抗浮设计中一般考虑的是正常使用的极限，对施工过程的重视程度较低，所以在施工过程中会经常出现由于抗浮不够而出现的局部破坏，再加上地下室结构涉及施工、材料选择等诸多因素，因此造成了地下室结构设计难点众多的主要原因。概括来说可分为四点：
1.结构平面设计
2.抗震设计
3.地下室抗浮、抗渗设计
4.外墙结构设计
二、地下室结构优化设计分析
在地下室的设计中所涉及的专业较为复杂，在设计建筑地下室的结构时，不仅需要考虑防火、排水、通风、采光、管道等各专业的配合，并且需要充分考虑其使用功能、人防要求、设备用房等方面的实际需求。在实际施工过程中，当地下室的长度超过设计规定长度时，就需要结合结构专业，以确定是否设置变形缝，一般由于变形缝周围的防水处理较为复杂，所以应少设或不设变形缝。施工时可通过设置混凝外加剂、或在地上设缝、地下不设缝等方法，以实现不设缝的目的。若地下室过长，设置浇筑带的方法也难以解决问题时，设计人员可将地下室合理的分割为许多个小地下室，各地下室之间用较窄的通道相连接，以满足管道相连及实际使用需求。将变形缝设置在通道处，不仅接缝较少且受力较小，便于后续补救。在结构设计中还应充分考虑采光通风井的合理设置，若高层建筑中采光通风井的位置设置不当，比如在侧壁外附加采光通风井，且采光井的外壁无法与地下室顶板整体相接，就会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能及时有效的将上部的地震和风力作用传至侧壁及地面，如此无法满足高层建筑的深埋要求。
1.抗震设计
在地下室抗震设计中较为常见的问题多为：房屋层数包括半地下室埋深不够，违反了我国《建筑抗震设计规范》中的第7.1.2条。地下室顶部一般多为上部结构嵌固端，地下室一层抗震等级标准为三级，上部结构定为二级，但根据《建筑抗震设计规范》第6.1.3条规定，地下室抗震等级也应为二级。若地下室设计中并未充分考虑此点，将会对建筑整体的抗震性能产生一定影响。从施工图审查重点来讲，对半地下室的埋深要求应大于地下室地面以上的高度，方可不计算其楼层层高，建筑高度才可从室外地面算起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另根据我国相关规范明确规定，作为上部结构的地下室楼层的顶楼，应采用梁板结构的盖，地下室顶板为无梁楼盖时，不可作为上部结构的部位，结构计算应向下计算到满足要求的地下室楼层或楼板，但剪力墙底部加强区层数应从地面算起并包含地下层。
2.抗浮设计
一般在地下室抗浮、抗渗设计中常见问题多为地下水位与勘察报告不符，或勘察报告中对地下水位的浮力及其变化幅度并未进行明确计算标明，违反了我国《建筑地基基础设计规范》中的第3.0.2条；地下水位及其变化幅度是地下室抗浮设计的重要参考指标。在地下室抗浮设计中若仅考虑正常使用的极限程度，对施工过程不加强重视，则易在地下室施工过程中出现因抗浮不够而出现局部损坏。地下室结构设计除满足受力要求外，抗渗也是设计中的一大难题所在。由于钢筋混凝土结构会带裂缝工作，因此要达到抗渗的目的，一般可采用以下方式：
（1）膨胀带
将膨胀带设置在建筑物混凝土收缩应力达到最大的部位，可增强混凝土的密实度，提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能，以实现混凝土连续浇筑无缝施工。
（2）补偿收缩混凝土
在混凝土中掺入适量的膨胀剂，让混凝土的膨胀值与混凝土的最终收缩值相互抵消，当其膨胀值大于或等于混凝土的拉伸极限时，即可控制缝隙。以上方法仅作为补救措施，在实际施工中施工人员应重点注意混凝土的养护。
三、外墙结构设计
地下室的外墙是结构设计中的核心部分，需按水压、土压来验算，在设计中需注意下列事项：
1.荷载
地下室外墙所承受的荷载分为竖向荷载及水平荷载。上部及地下室结构的楼盖自重和传重都属于竖向荷载范围，地面荷载、侧向土压力及人防等属于水平荷载范围。在实际工程建设中，竖向荷载或地震作用产生的内力通常并无控制作用，墙体配筋主要是由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩来确定，一般无需考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅根据墙板的弯曲计算弯曲的配筋。
2.静止土压力
静止土的压力系数应由试验确定，当实验条件不足时，砂土可取0.34-0.45，粘性土可取0.5-0.7；3、地下室外墙的配筋计算。独对带扶壁柱的外墙进行计算时，并非是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则需按照地下室的整体结构电脑计算分析结果进行配筋，利用外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计可让外墙竖向受力配筋不足、扶壁柱配筋较少、外墙的水平分布筋则更加充足。因此在计算地下室外墙配筋时，高层建筑外框架柱之间，宜按双向板配筋，其它情况宜按竖向单向板计算。当外墙扶壁柱竖向荷载较小时，内外侧主筋则应适当加强。
四、结语：
高层建筑的地下室结构设计虽难点众多，但只要把握设计重点，充分考虑各方面的因素，就能够实现建筑地下室结构设计工作充分发挥其经济作用及社会价值。
参考文献：
[1]陈杭生.浅析建筑工程中地下室结构设计的要点[J].建筑?建材?装饰,2015(9):30-31.
[2]袁欢欢.浅析建筑工程中的地下室结构设计要点[J].环球市场,2016(29):267-267.
[3]朱昱菡.高层住宅建筑工程地下室防水结构设计与施工技术[J].城市建筑,2013(18):46-46.
作者简介：刘阜安（1981-12），男，汉族，籍贯：湖南省益阳市，当前职称：中级工程师，学历：大学本科，研究方向：建筑工程
论文作者:刘阜安
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/29
标签：地下室论文; 荷载论文; 结构设计论文; 外墙论文; 壁柱论文; 结构论文; 混凝土论文; 《防护工程》2017年第22期论文;