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摘要：鉴于地下室的复杂设计因素，这要求我们设计人员在进行地下室结构设计时应把握安全可靠、经济合理的协调原则，从技术以及经济方面去深入研究地下室结构的设计技术问题。随着人们对地下空间需求的不断增长， 地下工程在整个建设项目中所占的比重还会越来越大。
关键词：建筑地下室；结构；设计要点
1 建筑地下室结构设计的特点
近年来，随着我国建筑规模的不断扩大，地下室的功能也呈现多元化的特点，从最初用于存储物体，逐步成为停车场、大型地下商场以及人防等多功能的结构物。因而这就给现代建筑地下室结构的设计提出了更高的要求，不仅要求设计人员具有专业的设计意识，而且还应具有较强的前瞻性，且地下室结构设计又是整个设计的根本，所以对于地下室结构设计人员而言，可谓任重而道远。因而就现代建筑地下室结构设计的特点而言，主要就是具有设计难度大、设计要求高以及设计专业性和实践性强。
2 地下室结构的组成
地下室的种类较多，按照不同的分类标准有不同的分类，其中按照使用功能有普通地下室和防空地下室，按照顶板的标高划分有半地下室和全地下室，按照地下室结构材料的不同，又有砖混结构和钢筋混凝土结构。
通常情况下，一个地下室主要由顶板、底板、外墙、门窗、采光井、楼（电）梯等几个部分组成，顶板一般是采用预制混凝土板或现浇板，在设计顶板厚度时通常是按照首层荷载计算结果确定；底板应高于地下水位高度，在无压力作用可能的情况下，可以按照一般的地面工程进行处理，若底板高度低于地下水最高水位，须考虑到水的浮力荷载，采取一定的措施确保底板有足够的强度、刚度、抗浮和抗渗透能力；地下室的外墙厚度按照一定的计算进行确定，通常情况下，厚度为250mm；门窗的设计一般是与地上建筑一致，若窗台在室外地面以下，还应设置采光通风井；设置采光通风井时，每一个窗子均应有一个采光井[2]；地下室的楼（电）梯可与上部建筑结合设计，规模较小的地下室也可设置单跑楼梯，还须确保地下室安全出口处无较高的建筑阻碍。
3 地下室结构设计难点概述
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、人防要求、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。
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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，一般来讲概括起来为：
（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。
4 优化地下室的建筑结构设计
4.1设计平面结构的问题
在建筑工程中，地下室的平面结构设计要考虑防火要求、使通风、使用功能、排水、采光、坑道、管道等。例如在地下室设计过程中，出现地下室的长度和设计长度不一致的情况，要通过结构专业，看是否需要变形缝的设置。通常情况下，在变形缝的设置过程中，尽量少设置，或者是不设置，由于变形缝的设置，在处理过程中，使施工的难度加大。设计人员在设计过程中，为了达到不设缝的目的，可以通过合理的使用混凝外加剂，或者通过设置后浇带、地上设缝、地下不设缝等的设计，如果地下室过长的情况下，设置后浇带已经无法解决问题，设计人员可以通过具体的实际情况，利用较小的几个地下室，对地下室进行分层，然后用窄的通道连接各个地下室，实现使用目的。此时，变形缝的设置可以在通道处，这样不仅使接缝的数量降低，而且变形缝所受的力也小，容易补救。解祸股的设计过程中，采光通风要设计的合理，如果对高层建筑设计的采光通风不正确，会失去地下室的稳定功能，地震力和上部结构的风力不可以传送到侧壁和地面上，对建筑深埋的基本要求也无法达到。例如侧壁外设置采光井，就会出现采光井外壁和地下室顶板无法连接，进而使地下室结构的稳定性降低。
4.2设计地下室的抗震
地下室建设时，要考虑它的抗震功能，如果没有正确的考虑抗震设计，会影响到整体建筑的抗震性能，因此，要在审查的过程中，要具体到施工审查的要点。通常施工过程中，地下室的外地面高度要低于半地下室的深埋度，只有这样才可以不计算建筑层数，进行计算室外地面的高度，地下室的墙柱和上部结构墙柱要协调统一。如果内外板面标高和地下室顶板位置发生变化，像标高己经超出梁高的范围，此时会形成错层，要进行处理，不然上部结构部位不能形成。要进行相关规定的明确，顶楼是地下室楼层的上部结构，所使用的楼盖应该是梁板结构，要求下部结构的建设，要保证对负荷地下室底板和楼层。同时要关注的，是计算剪力墙的加强区，在计算时。虽然是从地面向上计算，但也要把地下包含进去。
4.3抗渗设计
地下室在设计过程中，受力设计是一个方面，对抗渗设计也极其重要。由于钢筋混凝土在工作工程中是带裂缝的，要实现抗渗，一般采取的措施有以下几个方面： （1）混凝土的补偿收缩。在混凝土中掺入UEA，HEA等微膨胀剂，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土连续浇注无缝施工。根据工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。（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，如侧壁增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用： 侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。通过以上的措施后，还要注意养护混凝土。
4.4外墙结构设计的方法
地下室结构设计过程中，重点是外墙结构设计，计算方法是根据水压力和土压力。在外墙结构设计时，主要考虑以下几个方面： （1）土的静止压力系数的计算。静止压力在确定时，是依据试验来确定，如果无法满足试验条件的情况下，选取的粘性土范围可以在0.5至0.7之间，选取的砂土可以是在0.34至0.45之间。（2） 荷载力承载设计。总体而言，可以将地下室的外墙荷载力分为竖向与横向荷载力，其中竖向荷载能够承载整体结构性楼盖的自身重力和传递重量，而横向荷载则包括来自侧向压力、人工防护以及地面的荷载，在设计考虑过程中，合理计算各荷载对墙体内部配筋弯曲的程度，一般只考虑横向荷载配筋弯曲力的大小，而对竖向的弯曲力则不予考虑，只对墙体弯曲处进行弯曲配筋曲力的计算。（3）地下室的外墙体配筋计算。对于地下室的外墙处合理配筋的计算，如果设计有扶壁柱形式的外墙，就需要依据设计的要求利用双向板对配筋实施计算，由于整体电算计算法只考虑到了墙体与墙柱的配合与协调，并没有充分考虑到墙柱截面以及内墙钢筋混凝土连接处的承载力。该方法计算出的结果，会导致在设计过程中对地下室的外墙水平配筋较多、力量富余，而扶壁柱的配筋相对少、力量弱，致使墙体竖向配筋承载力不足。因此，在设计配筋计算过程中，要合理考虑墙柱的截面面积与竖向配筋连接处的承载力，只有通过双向板形式的计算，才能使有扶壁柱的墙体的配筋计算更为合理。但对于没有扶壁柱的墙体竖向配筋承载力的计算则可以直接使用单向板计算法。
5 结语
作为建筑工程整体结构的有机组成部分，地下室建筑质量的高低对建筑整体的稳固性有很大影响。在一些高层的建筑中，地下工程造价甚或超过地上工程造价。因为位置特殊，其结构设计不能不引起我们的重视。设计上要考虑的问题很多，鉴于问题的复杂性，在这里，我们的设计人员就要把握住质量与经济的两个大原则，在技术层面去研究解决地下室结构施工与设计中存在的问题。
参考文献
[1]顾明星.高层建筑结构地下室和基础设计应注意的问题[J].魅力中国，2011.
[2]何锋.建筑工程地下室结构设计研究[J].建材与装饰：中旬，2011.
论文作者:朱超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：地下室论文; 结构论文; 混凝土论文; 结构设计论文; 荷载论文; 外墙论文; 采光论文; 《防护工程》2018年第29期论文;