摘要：随着当今社会的经济发展，高层民用建筑越来越多，在设计高层民用建筑的时候，对于地下室的设计都加入了很多的元素。高层建筑能提高土地的利用率，地下室的设计则能为居民提供方便，在设计上来说，地下室的建筑和地面建筑的可比性是不能比较的，难度更高，特别是针对于高层建筑来说，必须要有更高标准和更好的设计，本文针对地下室的结构设计进行了解析。
关键词：高层建筑，地下室，结构设计
1、前言
近些年来，随着城市化建筑的发展，土地资源越来越缺乏，城市建设中建造了大量的地下室及地下车库，特别是高层建筑的地下部分。因为考虑高层建筑物的埋深要求，一般都会设置地下室，将设备用房、生活水池、消防水池和汽车停车位等设在地下室，既能充分发挥地下室作用，又能满足基础埋深的要求。因此， 在建筑设计中，地下室结构设计日显重要。由于涉及到工期和投入的建设费用，设计中与地下室相关的不少问题也逐渐变得突出起来。
2、地下室层高的确定
在成本控制越来越严格的当代房地产市场，地下室层高的选取对建筑工程造价起着非常重要的影响因素，也在很大程度上影响着地下室的结构设计，包括地下室基坑支护、基础形式、抗浮设计等各个方面，而决定地下室层高的因素除了建筑使用功能要求和设备管线设置外，最重要的还是顶板的覆土厚度以及地下室顶板的结构形式。顶板覆土厚度的确定受给排水专业雨水污水管道铺设和景观种植需求的影响，设计中应采取有效措施尽可能地减少顶板覆土层厚度；另外，地下室顶板可采用无梁楼盖或者预应力空心楼板的结构形式，有效地减小地下室层高，较一般梁板结构可降低600mm左右。
3、抗震设计
经历了唐山大地震和汶川大地震，对于房屋的建筑要求上，我国要求在设计楼宇建筑的时候，必须要考虑到建筑物的抗震能力，特别是高层民用建筑，在城市中出现的比例越大，出现危险的可能性越高。所以在最近发布的建筑设计规范中，对于6度抗震设计也有了新的要求。现在的建筑多数为大底盘结构，对于建筑物的地下室设计来说，其抗震能力要求与上部结构协调统一；不仅要充当一个地基的作用，更要在嵌固方面注意地下室的顶板设计。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，未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位，规范明确规定作为上部结构嵌固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嵌固部位。结构计算应往下算至满足嵌固端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算，并应包括地下层。
4、地下室结构平面的设计
4.1、地下室外墙设计
地下室外墙承受了多方面的荷载，包括上部结构传来的竖向荷载及水平荷载在设计中，必须结合水、土压力验算外墙的抗裂系数。地下室外墙结构的静止土压力系数是设计中重点考虑因素，需要根据土质结合具体试验确定。
地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配，这方面问题在地下车道中最为典型，车道侧壁为悬臂构件，底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题：标高变化处仅设一梁，梁宽甚至小于底板厚度，梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地下室外墙时，车道底板位于外墙中部，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用，该荷载经常遗漏。
4.2、地下室设计中的变形缝与后浇带
高层建筑伸缩缝是从基础往上把建筑物断开，沉降缝则是应该从上部至基础全部断开，把建筑整体分为若干个部分。对于高层建筑的地下室来说，防水要求是最基本的，但是变形缝刚好是防水最为薄弱的一个环节，一旦没有处理到位将会导致地下水渗漏现象的发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以在进行地下室设计时，应尽量设置后浇带，由此来有效避免变形缝的设置。《高规》当中也作出了规定，指出了高层建筑的地下室不适宜进行变形缝的设置。地下室设置后浇带，主要目的在于把硬化过程中的应力完全释放出来，进而达到有效控制及减少混凝土初始裂缝的目的，即我们常说的“放”的设计。
5、地下室结构的抗浮设计
普通地下室一般都要进行抗浮设计。采用桩基础时应计算桩的抗拔承载力，采用浅基础时应考虑增加配重或抗浮锚杆。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据，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，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。如何解决地下室的抗浮问题目前已经成为一个经常面临的问题，结构设计中应充分考虑周全。
5.1荷载取值
恒荷载应取顶板覆土自重、地下室顶板梁板、底板梁板及柱自重、地下室建筑地面自重及基础自重；不考虑活荷载。
5.2抗浮水位的确定
一般地质勘察报告中会对抗浮设计水位予以明确，但在实际工程设计时应对具体工程作出具体分析，根据地勘报告中提出的水位结合工程周围地形标高是否合理进行分析，避免水位过高造成浪费或水位不足存在安全隐患。
5.3抗浮措施
（1）配重抗浮：增加地下室的自重，使地下室的自重大于最大抗浮水位的浮力。 对于采用浅基础的地下室可采用增加配重的方法进行地下室的抗浮。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级混凝土压重；二是设较厚的钢筋混凝土底板；三是在底板下部设低等级混凝土挂重。当建筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小，投产后亦没有管理成本。
（2）抗拔桩：抗拔桩是利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，桩型可采用灌注桩或预制桩等，桩数和桩长应通过计算确定。对于桩筏基础，桩距不宜过大， 否则会增加底板厚度。对于桩承台基础，除了计算抵抗上部结构自重的桩数外， 还应计算兼做抗拔桩的桩数是否满足抗浮要求。采用桩基础作为地下室部分的基础形式的建筑可采用抗拔桩进行抗浮设计。
（3）锚杆：锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆。锚杆的直径一般为150~200mm。 锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力计算与锚杆布置问题，以岩石锚杆基础为例。对设计等级为甲级的建筑物，单根锚杆抗拔承载力特征值Rt应通过现场试验确定；对于其他建筑物可按下式计算：Rt≤0.8πd1Lf。 d1为锚杆直径，L为锚杆长度， f为砂浆与岩石间的粘结强度特征值。二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验。同时，较长的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使注浆饱满，如何避免锚杆拉断等都是施工难题。 三是适用性，底板下土层为淤泥、卵石、沙层时，锚杆不易成孔，也不宜采用锚杆。但当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法。
6、结束语
高层建筑地下室的结构设计是一个极其复杂的过程，涉及的方面非常多，应虑众多因素和地理环境以及高层建筑民用对地下室的需求，这样才能合理设计地下室，提高地下室结构设计的质量和对地下室的使用率以及居民对高层建筑地下室结构设计的满意程度和使用。
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论文作者:刘小玲
论文发表刊物:《基层建设》2016年16期
论文发表时间:2016/11/11
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