摘要：在建筑工程施工的过程中，往往会建造地下室和地下车库，出现地下室和地下车库的原因往往是为了节省空间，同时也为了让用户有足够多的使用空间。把常用的一些设备放置在地下室，可以使建筑的空间得到大大的利用，同时也可以减少成本，重视对建筑工程地下室的结构设计，促进建筑工程在自然环境因素下能够保持稳定，合理设计建筑工程的地下室能够增加用户的使用面积。本文从地下室设计的结构、设计时遇到的问题以及设计时应该注意的方面。按功能来分主要有两种：人防地下室和普通地下室，本文仅以普通地下室的常见情况结构设计进行了阐述。
关键词：建筑工程；地下室结构设计；抗震设计；抗浮
引言：很多建筑工程比较重视地基的深度，因此，在对建筑工程地下室进行结构设计时，也要看建筑的地基深度。一些建筑开发商会利用在土地当中的深度来建造地下室，建造地下室可以达到很好的经济效果和使用效果。所以要注重建筑工程地下室的设计结构，使地下室的经济效益和使用效益能够得到最大程度的发挥。通过建造地下室，可以避免出现材料浪费的情况，使城市当中的建筑用地能够得到充分的使用。
一、地下室结构设计
地下室工程涉及的专业极为复杂，在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，加上地下室防水工程是一项系统性工程，涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素，因此造成了地下室结构设计难点繁多。
二、地下室结构设计遇到的问题
任何一个建筑工程的结构设计都是非常复杂的，尤其是对于地下室这一特殊的建筑工程而言，在设计的阶段，一定要充分考虑到地下室这一建筑工程所承载的作用，并且在结构设计的过程当中融入这些作用与功能，使这些作用能够保证用户的财产安全和应用体验。
但是在结构设计的过程当中，有关的施工单位往往会忽视洪水期，因此，当洪水期到来的时候，由于地下室的底板并没有很好的抗浮能力而出现地下室被局部破坏的现象。自然环境的破坏力是非常强的，因此要最大限度的估量自然环境所带来的危害，只有将地下室各个材料所能承受的最大情况估量出来，才能够保证这些自然灾害发生时，地下室的安全性。
最后，还存在一部分施工单位，对地下室结构设计的材料，在选择方面不够重视，出现选错材料、材料不适合当地环境等问题。这就导致在出现问题的时候不能够得到合理的解决，导致地下室的质量不达标。
三、地下室结构设计涉及的方面
地下室在结构设计方面需要考虑的因素有很多，本文主要分为抗震设计、地下室外墙结构设计、地下室抗浮抗渗设计以及地下室底板结构设计四个方面进行简要概述。
（一）抗震设计
地下室的抗震等级在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中第6.1.3条第3点已有明确规定：由当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。本条是2010版规范中新增加的，在新高规中，也有相应的条文规定。
对于地下室设计不当，对其整体的抗震性能会产生较大的影响。根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构的部位。结构计算应向下计算至满足要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上计算，并应包括地下层。
（二）地下室外墙结构设计
地下室外墙的作用主要用来抵抗土体的水平力。首先需确定外墙的受力模型，对于一般无扶壁柱的外墙，外墙可按扁梁来考虑设计。取在底板处为固端，对有顶板处取铰接；对于车道在地下室边缘处，车道一边的侧壁的无顶板时，就需按自由端设置。如地下室有多层，则中间层的梁板就相当于连续梁的支座。对于有扶壁柱的外墙，则外墙需按双向板来考虑，而扶壁柱可按梁的受力来受力主筋大小。但设置扶壁柱时，可能会影响到建筑使用的间距要求，需与建筑沟通是否可以设置。
荷载的确定主要是考虑土体和地下水的压力，有水土合算和水土分算两种情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对砂性土宜按水土分算的原则计算；对粘性土宜按水土合算的原则计算；也可按地区经验确定选取。个人建议采用水土合算方式，此做法会偏保守些。土体荷载又主要分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。
在外墙未设置扶壁柱时，需在转角处适当加大水平筋的配置，因为平面外相交的墙有支撑作用，此处应力较大。在外墙底部与底板相接位置，底板的抗弯能力不能小于外墙，底板配筋除按正常计算外，还应考虑外墙对底板影响，但一般地下室底板会比外墙要厚些。对于外墙的水平筋和竖向筋的放置，建议水平筋放在竖向筋的外侧，这样设置一方面对施工方便，另一方面结构受力较好。
为了便于配筋构造和节省钢筋，外墙可考虑塑性变形内力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用，也可在混凝土自防水的墙体中采用。塑性变形可能只在截面受拉区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝，不会贯通整个截面厚度，所以外墙仍有足够的抗渗能力。
（三）地下室抗浮、防渗设计
地下水的水位往往会进行变化，当一个城市遭遇连续降雨的天气时，地下水的水位就会上升，因此，在进行地下室的结构设计时，一定要着重进行抗浮设计。在设计地下室的抗浮能力时，一定要对城市近几年的降水量进行比对和分析，从而分析出地下水位的变化情况，根据地下水位的变化情况，对地下室的抗浮设计进行科学而合理的规划。
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态，而对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外，在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑，由于地下室的面积较大、形状又不规则，且地下室上方的局部没有建筑，此类抗浮问题相对难以处理，须作细致分析后再进行处理。地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：（1）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可控制裂缝；（2）膨胀带。混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工；（3）后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用；（4）提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如外墙增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用；外墙受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设置一道水平暗梁抵抗拉力。当然，在采取以上措施时，同时要注意混凝土的养护。
（四）地下室底板结构设计
地下室底板的设计，需结合地质情况、上部结构形式、荷载大小、抗浮要求等来设计。除正常使用状态下，广东地区全埋式地下室结构的底板多数需考虑抗浮计算。抗浮设计首先要明确地下室水位标高。地下室水位应合理取值，取值过大，对成本造成浪费，取值较小，结构则存在安全隐患。水位确定需考虑整个场地和本身的结构等特点来判断水位标高。一般地质报告中会有建议值。
当建筑物自重及压重标准值之和与浮力作用值小于1.05时，需进行抗浮处理。主要的措施有：提高底板标高、增加自重（如增加覆土等）、增加抗浮桩或抗浮锚杆等。对于永久性抗拔锚杆尚应考虑抗腐蚀的要求，其截面直径应比计算要求加大一个级别（详广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016）11.2.2条）。当局部区域不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。底板设计除按正常荷载作用时计算外，还要考虑抗浮计算。
地下底板在无其它特别要求，一层地下室底板为平板式较梁板式经济。当柱跨为8.1 m x8.1m，底板厚400mm。平板式钢筋含量较梁板式节少30%左右，综合造价高出约10%。且施工方式平板式也较梁板式简单。此数据仅供参考，柱跨及荷载变化时需具体分析。
地下室底板设置后浇带或设置时，应与外墙、顶板整体考虑。设计时，应避开承台或柱基等重要构件。此外，还应配合建筑、设备要求设计。如满足集水井的布置条件。否则会导致柱网或基础的修改调整。
四、结束语
地下室作为建筑工程的一部分，地下室结构设计涉及面较广，也较为复杂，需综合各个方面来考虑，尽可能做到满足建筑要求、结构性能安全、造价经济等方面。因此，重视地下室结构的平面设计，使得地下室的抗震能力，抗浮能力，抗渗透能力得到很好的提高，满足人们对于地下室的使用要求，使地下室在经济效益和使用效益上能够发挥出最大的贡献。
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[4]陈立立. 建筑工程地下室结构设计分析与探讨[J]. 建筑工程技术与设计, 2017(6).
论文作者:吴平
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷10期
论文发表时间:2019/9/20
标签：地下室论文; 底板论文; 结构设计论文; 外墙论文; 结构论文; 混凝土论文; 建筑论文; 《建筑实践》2019年38卷10期论文;