探析高层建筑地下室结构设计

摘要:本文主要对高层建筑地下室结构设计存在的问题进行简单分析，探讨提高高层建筑地下室结构设计的策略。

关键词：高层建筑；结构设计；地下室设计；地下室结构设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

一．高层建筑地下室结构设计中存在的主要问题

1.专业知识及专业配合衔接不到位

高层建筑地下室结构设计过程中，部分设计人员由于缺乏专业技能知识，设计出来的建筑图纸存在较多问题，从而给地下室结构施工增加困难。设计过程中，缺乏对临时性问题的处理经验，缺乏对地下室结构施工工艺的了解，仅仅从计算机和图库中开展结构设计，导致设计效果不佳。

2.设计思路保守

在高层建筑地下室结构设计过程中，设计思路保守主要表现在：部分高层建筑地下室空间相对较大，对地下室空间设计仅仅考虑做一层或两层车库设计，而未结合高层建筑地基状况，合理使用地下室空间。在结构设计中，对高层建筑的抗震性能考虑较为欠缺，结构设计只顾追求形式怪异的外观形体，一味抄袭模仿，导致结构性能欠缺。

3.地下室抗浮设计问题

由于我国地处亚热带季风气候区，绝大部分城市的降水量较大。高层建筑地下室结构设计过程中，由于缺乏对地下室的抗浮设计，导致雨水较多时无法满足抗浮要求。设计过程中，未结合建筑所在地域的实际环境情况，合理采取抗浮设计，导致高层建筑地下室结构设计存在质量隐患。

二.高层建筑地下室结构设计策略

1.高层建筑地下室结构设计要遵循的基本原则

（1）地下室结构计算简图的选择要合理。计算简图是高层建筑地下室结构设计的重要基础，一旦计算简图选择不合理，容易导致高层建筑地下室结构设计缺乏科学依据，容易导致建筑质量事故或安全事故的发生。因此在进行地下室结构设计过程中，要合理选择计算简图，保证计算简图的合理性。

（2）地下室结构基础设计要合理。

高层建筑地下室结构设计时，在基础设计过程中，要结合建筑所处地质、地理环境进行。要分析地下室周边环境对地下室结构的影响及对地下室施工条件的影响，综合考虑各项因素后，选择最合适、最科学的设计方案，充分发挥高层建筑地基的性能及作用，保障建筑安全。

（3）结构设计方案的合理性。进行高层建筑地下室结构设计时，要充分考虑高层建筑的自身特点，合理选择高层建筑地下室结构形式，确保设计方案的最优化。设计过程中，要结合施工条件、施工环境、设计需求及施工材料等因素，综合进行分析，从而形成最佳设计方案。

2.高层建筑地下室结构设计中抗浮设计

在地下室埋藏比较深或者地下室的水位比浅的时候，纯地下室以及裙房部分可能会出现抗浮问题，鉴于这些问题，在进行抗浮设计时，必须要注意以下几个方面的内容：

（1）在条件允许的条件下，应尽可能将基坑坑底设计标高进行提升，以此间接地使抗浮设防水位得到降低。此外，在设计过程中，其楼盖应该尽量采用无梁楼盖或者宽扁梁，减少建筑地下结构层高，继而进一步使其抗浮设防水位下降。

（2）对处在斜坡上的地下室，在进行浮力的计算时，应综合考虑地下室底板中地下水渗流所产生的荷载对于地下室底板所产生的影响。若地下室处于稳定地下水位作用下，则其浮力可按照静水压力来进行计算。

（3）在深度修正主体结构地基承载力时，可借助于地下室层高的增加来提升主体结构的埋置深度，继而提升修正以后主体结构地基的承载力。此外，还可通过基础配重与地下室顶板厚度的增加来解决抗浮问题。

3.地下室的外墙结构设计要点

（1）荷载组合

高层建筑地下室的外墙除了要承载荷载外，同时还受到风荷载、地震作用影响。由于地下室本身具有地面活荷载、竖向荷载及地下水压力和侧向土压力，在实际应用中，地震作用力和风荷载产生的内容基本上不起控制作用，而墙体平面外配筋主要由垂直于墙体的水平荷载产生的弯矩和竖向荷载产生的轴力组合的压弯作用控制。

（2）内力计算

高层建筑地下室外墙可根据支承情况计算水平荷载作用下的弯矩。由于高层建筑地下室内墙间距不等，可把基础底板和楼板作为外墙的支点按单向板计算，顶板为铰支座，基础底板为固端。也可按考虑塑性内力变形重分布的方法计算弯矩，可以节省钢筋用量。外墙的受拉区混凝土可能出现弯曲裂缝，但由于裂缝较细微不会贯通整个截面，外墙仍具有足够的抗渗能力。

（3）构造措施

高层建筑地下室外墙外侧竖向钢筋在基础底板弯折后水平段长度按搭接与底板下部钢筋相连，而底板上下钢筋可伸至外墙外侧。多层地下室的外墙，各层墙厚可以不同。墙的外侧竖向钢筋宜在距楼板四分之一至三分之一层高处搭接，内侧竖向钢筋可在楼板处搭接。墙外侧水平钢筋宜在内墙间中部搭接，内侧水平钢筋宜在内墙处搭接。钢筋直径大于22 mm 宜采用机械接头或焊接。地下室外墙竖向钢筋和水平钢筋，每侧均不应小于受弯构件的最小配筋率。当外墙较长时，考虑到混凝土硬化过程及温度应力的影响可能产生收缩裂缝，水平钢筋配筋率宜适当增大。

4. 结构超长的处理办法

因高层建筑总体设计要求，地下室的结构时常会出现超长现象。大多数情况下都会超过40米或60米。虽然从温度影响的角度来分析，对地下室的影响相对较小，但由于周边环境对地下室的约束力较大，因此必须要采取有效的防止裂缝措施。

（1）安设伸缩后浇带。普通伸缩后浇带。一般宽度在八十至一百公分，钢筋不被切断。而对平面尺寸超长的结构，应当设置断开钢筋的后浇带。其宽度应按搭接钢筋需要的最低尺寸同操作空间的实际情况确定。

（2）除了伸缩后浇带以外的其它措施，包括：①把微膨胀剂掺到混凝土内。②超过六十米的地下室结构安设膨胀加强带。③采取相应办法提升钢筋混凝土抗拉力。目前，在实际工作中，已经建成的多个建筑，在应用上边所讲的办法，并进行合理施工的前提下。其应对结构超长的能力已经超过了设计规范上要求数值。

5.其他相关注意事项

（1）在建筑地下室结构设计中，因外墙混凝土在水化中会出现收缩应力，或者因温度的变化产生温度压力，很容易使外墙出现收缩裂缝。对此，在设计时，应该采取相应的措施来控制，首先在混凝土中添加相应的微膨胀剂，其次可设置相应的膨胀带，通常情况下，大于60米的应该进行膨胀加强带的设置。除此之外，还可通过后浇带的设置或者提升钢筋混凝土抗拉性能来解决这一问题。

（2）地下室门窗应该和地上建筑相一致，若地下室窗台比室外地面低，为确保地下室正常的通风与采光，应该设置相应的采光井。

（3）在建筑地下室结构抗震设计中，应该按照施工场地实际情况来明确抗震等级，同时地下室中墙柱应该和建筑上部结构墙柱协调且统一。在设计过程中，通常情况下，建筑地下室一层的抗震等级设为三级，若建筑上部结构的抗震等级是二级，则相应的地下室结构的抗震等级也应该为二级。

三．结束语

随着我国经济的快速发展，城市建设速度逐渐加快。城市土地逐渐稀缺，高层建筑成为城市建筑群中的重要组成部分。高层建筑设计过程中，地下室结构设计好后直接关系整体建筑质量。由于地下工程在建筑项目中占据的比重越来越大，因此对高层建筑地下室结构设计要引起重视。高层建筑地下室结构设计过程中，要遵循地下室结构设计基本原则，采用合理设计策略，加强结构专业性设计，确保地下室结构稳定，保障高层建筑整体安全。

参考文献：

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