关键词：建筑工程；地下室；结构设计
1筑地下室结构设计的相关特点
地下室结构体系需要对地面的建筑体系进行参考。在项目前期方案协同设计时，应尽量使地下室的承重构件同地面建筑的承重构件相对应，使荷载能通过地下室自身的承重构件直接被传递到地基的基础上。按弹塑性工作阶段对钢筋混凝土自身结构的构件进行设计。由于结构的动力响应可能会降低结构设计的可靠性，所以不如先使结构构件进入塑性工作状态，使其吸收更多能量，提高材料的设计强度，可使材料尽可能得到完全利用，有利于提高经济效益。在爆炸动荷载状态下只进行强度计算，不计算变形、裂缝和地基承载力。对于地下室其自身结构抗震的要求给予关注，使其自身的抗塌毁能力有所提升。在最初进行地下室设计时，需对其自身选择的材料强度等级，结构组件自身最小的厚度及最小配筋率等给予考量。此外，还应按照地面高层建筑设计嵌固端构造及超长结构的差异沉降进行处置等。
2现代建筑地下室结构设计的原则
现代建筑地下室结构的设计在整个建筑结构设计中也算是一个极其重要的环节，其不但要将地下室的正常功能充分的发挥出来，同时还要承担来自地面的压力荷载。因此，在对现代建筑地下室结构进行设计时，一定要将上述两个方面的因素都考虑进去，在科学合理的基础上进行设计。所以，在进行现代建筑地下室的结构设计时，一定要遵循以下几个原则：（1）一定要选择合理的地下室结构计算简图。在进行现代建筑地下室结构设计时，最重要的一个依据就是地下室结构计算简图。所以，一定要将此重视起来。如果由于不谨慎，选择了一个不合理的地下室结构计算简图，那么就会使得建筑地下室在缺乏科学依据的基础上进行地下室的结构设计，从而会影响到整个建筑物的施工质量。（2）在设计地下室结构时一定要在合理性的基础上进行。在对现代建筑地下室结构进行设计的过程中，要将建筑物的整体功能与建筑物所在区域地理环境的特征充分的结合在一起，对影响地下室结构的周围的环境以及条件进行详细的分析，最后将各种因素综合的考虑在一起，选择出最合适，最科学的设计方案。（3）要保证现代建筑地下室结构设计方案的合理性。在对现代建筑地下室结构进行设计时，要将建筑物的特点充分的考虑在其中，根据建筑物本身的特点选择适合本建筑的地下室的结构形式，从而对地下室结构的设计方案进行合理的优化。
3建筑工程地下室结构设计措施
某工程，建筑高度60m，其中含有1层地下室及20层地上结构。建筑主体结构为框架剪力墙，地下室属于人防工程，在其它时段该地下室用作车库使用。同时，该建筑以强风化岩层和中风化岩层共同做持力层，单桩承载力特征值1500KN。地下室底板结构为平板式筏基，抗浮水头为5m。该工程抗震设防类别为丙类，地震加速度的设计值为0.1g，抗震设防烈度为7度，地下室人防设计等级为6级。下面对此地下室结构设计的关键部分进行分析与探讨：
3.1地下室结构平面设计
地下室结构在设计过程中需要较多专业的参与，使得地下室工程设计具有较大的工作量。此外，设计高层建筑地下室结构时，为确保高层建筑的可靠性与安全性，需要重点考虑防火、人防、通风以及排水等要求。如果地下室的总长度超过设计规范，则应与结构专业协调来确定是否需要设置变形缝，从而最终确定防水处理方案。为了达到地下室防水的效果，地下室结构设计人员采取地上设缝而地下不设缝的方式来处理。当地下室长度大于规范要求时，应设置后浇带。设计人员也可以将地下室划分成多个区域较小的地下室，再用一定宽度的通道将各个小地下室进行连接。另外，也可在通道位置设置伸缩缝，以降低结构缝所受到的荷载。
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3.2地下室外墙结构设计
3.2.1荷载
竖向荷载与水平荷载是地下室外墙所承受的主要荷载。地下室楼板自重以及其导荷是竖向荷载的主要来源；而人防等效静荷载、侧向土压力以及地面堆载等是水平荷载的主要来源。水平地震作用与风荷载相较于其它荷载，对于地下室外墙平面所形成的内力则较小。在设计本项目时，地震荷载、风荷载与竖向荷载所产生的内力不会起到控制作用，所以应根据垂直墙面的水平荷载所形成的弯矩来确定地下室外墙的配筋。同时不需要将竖向组合荷载产生的压弯作用考虑进去，配筋仅需考虑墙板弯曲计算的弯曲值即可，从而提升了建筑地下室结构的稳定性与可靠性。
3.2.2静止土压力系数
根据工程项目试验来确定静止土压力的取值，如果设计过程中无法进行试验或不具备试
验条件，则砂土取0.34～0.45，黏性土取0.5～0.7。
3.2.3地下室外墙的配筋计算
在地下室外墙配筋计算过程中，由于外墙带扶壁柱，所以不能以扶壁柱的尺寸进行计算，配筋应根据双向板进行计算。同时，扶壁柱应根据地下室整体结构计算结果来配筋，而不应按照外墙双向板传递荷载来验算配筋。由于存在扶壁柱及外墙结构变形问题，按照上述方法进行受力计算会导致外墙竖向受力不均、扶壁柱配筋量较小的问题。由于此项目为高层建筑，在地下室外墙配筋计算过程中，框架柱之间的外墙配筋按照双向板计算，其他外墙应根据单向板来计算配筋。如果外墙扶壁柱所承受的竖向荷载较小，则应考虑加强外墙内外侧主筋。
3.3顶板设计
顶板设计主要考虑覆土荷载和消防车荷载的折减问题，以及塔楼的施工荷载。通过控制地下室柱网的合理布置，比如采用地下室柱距为5.3m（5.5m）*8m的方式（其中5.3m*8m为停车位置，5.5m*8m则为车道部位。），不仅方便地下室车库车辆的停放，而且方便顶板在5.3m和5.5m框架处设置450mm*900mm高的梁高，在此短跨处再设置一条300mm*800mm的次梁，其他同次梁方向相同的框架梁也采用300mm*800mm的尺寸。本项目地下室顶板根据园林专业的要求，覆土1.2米厚，顶板跌级高差部位，采用其他轻质材料换填，非消防车道的活荷载取值为5KN/m2。消防车荷载部分，根据地下室顶板被分隔成单向板的情况，并考虑了覆土厚度的折减，最终取值为：单向板2.6～2.8m宽，板荷载计算时取值为25KN/m2；次梁取0.8折减系数，为25*0.8=20KN/m2；主梁及柱设计时取0.6折减系数，为25*0.6=15KN/m2。
3.4底板设计
本项目嵌固端选择在承台面，利用基础的“无限”刚度，为首层楼面的灵活结构选型创造了条件，此外基础底板作为嵌固端不会造成地下室结构造价的提高，反而可能取得更好的经济效益。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据，根据地质勘察报告显示，地下室北侧地下水位较高，而南侧部位因地下室采用跌级处理。通过计算，地下室中部以上偏北侧，需要考虑抗浮设计。
结论
高层建筑的地下室结构会涉及到许多相对复杂的知识，同时其中也出现了非常多的问题并未得到合理的处置。相信在日后我国的学者也会致力在对于地下室结构设计有关问题的处置上，使高层建筑其自身地下室结构设计水平得到提升。
参考文献：
[1]胡庆昌，钱稼茹，孙金墀.高层建筑地下室结构的抗震设计[J].建筑结构，2012（6）：16–17，27.
[2]阎红伟，柴万先.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].工业建筑，2013（10）：39–42，64.
[3]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）：151–152.
论文作者:郭龙威
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：地下室论文; 荷载论文; 结构论文; 外墙论文; 结构设计论文; 壁柱论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第17期论文;