1、温州空港地产公司
2、浙江省工业设计研究院
摘要：伴随着社会经济的高速发展，现阶段诸多城市开始进行城市化建设，修建了诸多楼层高、规模大的高层、超高层建筑，极大地缓解了城市日益进步发展与人口增长、居住条件之间的矛盾问题，所以施工单位需要采用现代化的先进作业技术做好高层建筑的施工工作。地下室属于高层建筑施工中一个重要的施工环节，其结构设计的优劣直接关系着建筑使用者的人身以及财产安全，因此施工设计单位要对高层建筑地下室结构设计中需要注意的施工要点、问题多加研究，从而做好结构设计以及工程的施工工作。基于此，文章以建筑地下室结构设计现状对其设计施工中需要重点把握的内容、问题进行了全面的探讨。
关键词：高层；地下室；结构设计；问题
目前高层建筑在城市发展中修建的数量较多，为了满足结构基础的埋置深度，同时为了节约土地、充分利用建筑空间，这些建筑基本都有地下室，在实际的使用中可以作为建筑的地下车库、商场，由于工程地质情况复杂，存在着很多难以预料的工程地质情况，导致地下室在施工时面临着严重的造价成本高、施工质量差以及进度缓慢等问题，所以需要设计、施工单位对地下室结构的设计工作多加关注，根据地下室建设的实际情况制作出科学合理的地下室结构设计方案。
1 目前地下室结构设计现状概述
地下室在现代化的建筑设计以及施工中，有着非常广阔的应用前景，所以很多施工设计单位在工程建设中愈来愈重视地下室的作用，开始大力进行地下室的设计、建造工作，但是在工程总造价成本中，地下室的造价成本非常高，并且受到沉降不均、施工所在地区地质条件以及抗浮能力不达标等条件影响，使得设计人员设计出的地下室作业方案中存在多种缺陷，如果按照可行性较差的作业方案来施工，将会造成竣工后的地下室存在较多的质量隐患，用户使用时有着较高的风险，影响建设单位的经济收益[1]。
2 地下室结构设计问题分析
2.1 设计要点
设计单位在设计高层地下室结构方案时，需要先到施工现场对当地的土层地质条件作以详细的调查了解，确定地基性质之后，再对工程施工建设的立项书等资料进行分析，确定基础及地下室的设计方案。方案确定后，设计人员需要根据勘察单位提供的工程地质报告确定基础的持力层以及地下室的埋置深度，同时需要结合建筑、设备等专业的功能需求，确定地下室的层高，另外，设计人员还要根据地勘报告提供的该地区的抗浮水位，确定整个地下室及基础的结构形式，在这个过程中，需要从以下几个要点进行设计：
（1）确定地下室嵌固位置。当前高层建筑的地下室为全埋式地下室，同时地下室顶板不存在大面积的洞口或楼板缺失，所以满足地下室顶板作为结构嵌固端的一般条件，嵌固的位置可以选定在地下室顶板，此时，该结构相关范围内的地下室的侧向刚度（地下一层）需要大于与之相邻上一楼层侧向刚度，刚度需为原来刚度的2倍或以上；相关范围的地下室应设计为现浇梁板结构，同时地下室顶板的厚度不小于180mm，顶板配筋同时在板顶板底布置通长钢筋，配筋率不小于0.25%。
（2）确定地下室结构的抗震等级。当结构为单层地下室时，在地上主体结构相关范围内，地下室的抗震等级应与主楼一致或应根据主楼抗震等级确定；在相关范围以外的部分，可根据地下室本身，结合当地的地震烈度，设防分类标准进行确定。当地下室为多层地下室时，当嵌固端在地下室顶板时，地下一层主楼相关范围内抗震等级与主楼相同，地下二层及以下可降低抗震等级，但不小于四级；当嵌固端在地下一层底板时，则地下一层和二层在主楼相关范围内抗震等级与主楼相同，以下各层可降低抗震等级，但不小于四级。
（3）在抗浮设计时，设计人员需要根据地勘报告提供的该地区的抗浮设计水位，结合地下室本身的埋置深度，计算该结构承受的最大水浮力，并以此为依据确定地下室结构的抗浮设计方案，确保结构本身具备足够的抗浮承载力。
（4）后浇带的合理设置。要求在后浇带设计时预留后浇带，长度不少于30m，最多为40m，并且在钢筋、顶板以及底板接头时选择标准搭接接头来连接，尽量减少大体量混凝土结构中温度应力对于地下室结构的不良影响[2]。
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2.2 设计难点
地下室涉及面广，高层地下室结构设计需要对防火、排水、通风、采光、人防等方面问题综合分析考虑。比如，将地下室长度控制在规定长度，在合理的间距设置后浇带，尽量避免设置变形缝，变形缝的设置会增加防水处理的难度。针对存在大底盘的地下室结构，在裙房等位置的抗浮设计往往无法满足实际要求。因为工程项目施工中地下室抗浮设计往往只考虑到正常使用极限，未能对洪水期以及施工过程有充分分析，最终容易因为抗浮不足产生局部破坏，侧墙位置需要对侧向土和水的水平作用有充分全面的分析考虑。地下室防水工程同样有一定的系统性，包含材料选择、设计和施工等不同内容，很大程度上增大了地下室结构设计难度。
2.3 常见问题
2.3.1 抗浮问题
高层建筑地下室结构设计中常会出现抗浮问题，通常情况下塔楼发生抗浮问题的风险较小，而纯地下室部分由于上部荷载较小，容易出现该问题，所以在结构设计中，设计人员对于抗浮设防水位要予以重视，首先，要求地下室施工工程的测绘人员能够对具体施工地方的最高、最低历史水位信息进行调查与把握，对于该地区的实时静止水位进行准确测量，以此对地下室进行防水设计，保证设计出的地下室符合高层建筑地下室防水设计要求。其次，把握好地下室基坑标高，尽量将坑底标高值作以抬高设计，以此将抗浮设防水位作以间接的降低设计，在具体的水位降低中可以使用平板式筏板、无梁楼盖等方式抬高地下室基础的基底标高，从而减小水浮力。设计地下室重量时，需要在设计允许范围内，尽量增加地下室的配重，以此抵抗水浮力。最后，应根据地质情况选择抗浮桩基或抗浮锚杆等有效的抗浮措施。以此便可以有效解决抗浮问题[3]。
2.3.2 地下室结构超长问题
由于现浇混凝土地下室结构，在浇筑过程中会产生大量的热量，如果这些热量在结构施工过程中得不到有效的释放，就会导致在地下室结构不同部位产生不均匀的收缩，从而产生明显的结构裂缝，影响结构的耐久性和安全性。所以针对该问题，设计人员在设计地下室结构时最常用的方法就是设置后浇带。若结构超长超过40m时，可以采用设置伸缩后浇带的方式来对长度进行控制，通常情况下采用钢筋后浇带处理法。该种后浇带主要有断开、不断开两种钢筋形式，处理结构超长问题的效果非常好。另外一种解决办法则为不设置伸缩后浇带，此种方法适用于结构超长不明显的地下室工程中，在不设置的情况下，施工人员可以采用混凝土（强度较低）、微膨胀剂、膨胀止水条等方法对小幅度结构超长情况作以良好的处理。
2.3.3 沉降不均匀问题
该问题在高层建筑地下室结构设计中有着非常高的发生率，所以要引起设计人员的重视。导致不均匀沉降问题发生的原因有：地质条件复杂，主楼部分荷载较大，地库部分荷载较小，从而主楼部分地下室基础的沉降量大，地库部分基础的沉降量小等。在处理时，需要调节主楼部分和地下室部分的差异沉降，以此解决不均匀沉降问题。首先，可采用不同的基础形式，如主楼部分、裙房部分可以采用桩基础，若地基部分承载力较强，地下室可以采用天然基础，以此将地下室沉降量控制在较小的范围内。其次，通过地基处理等手段，方案设计中可以加大主楼部分地基土的自身刚度，应用水泥、砂石、粉煤灰等物料形成复合地基，从而减少主楼部分地下室基础的沉降。再次，在设计时须注意沉降缝的设计问题，尽量不要在高层建筑、裙房之间进行沉降缝的设计，一般情况下可以在岩层风化程度处于中等或者较强的基础上，在岩层埋入的上方位置设置端承桩，即可解决沉降不均问题，该法多适用于风化岩层埋入深度较浅的建筑地下室施工设计中。设计时把握好主楼沉降量，设计人员结合以往的高层建筑工程地下室沉降问题处理经验，先对建筑主楼沉降量进行预估，之后设计主楼施工方案以及后浇带施工技术应用方案，要求施工单位在施工期间，先施工主楼，之后检查当前的施工环境是否符合后浇带施工标准，如果符合再进行后浇带技术的施工，以此对裙房、主楼之间的沉降差进行控制。最后，若建筑工程仅有一跨裙楼，设计时可以采用整体式基础，同时增加基础本身的刚度[4]。
3 结语
当前高层建筑设计人员在进行地下室结构设计时，需要对地下室的使用功能以及具体工程的地理地貌、水文条件等建设信息多加了解，并且在设计时认真总结以往设计的地下室在使用期间出现的问题，从而能够从收集的信息以及相关问题出发，保证设计出的地下室有着良好的设计效果，施工建设后可以充分发挥出各项作用，确保人们可以安全且高质量的使用。
参考文献
[1]范重，曹爽，刘涛.地下室防水设计若干问题探讨[J].建筑结构，2016，36（6）：1-11.
[2]张定坤.高层建筑地下室防水设计分析[J].建材与装饰，2018（30）：100-101.
[3]袁华.分析高层建筑地下室综合管道设计问题[J].建设科技，2018（3）：66-67.
[4]徐静和.高层建筑地下室相关结构设计问题[J].建筑技术开发，2018，45（2）：9-10.
论文作者:马云昌1,杨仲坡2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/15
标签：地下室论文; 结构论文; 主楼论文; 结构设计论文; 顶板论文; 高层建筑论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;