建筑工程地下室结构设计浅析

【摘要】地下室是确保建筑工程结构稳定的重要措施之一，加强对建筑工程地下室的设计，不仅仅有助于充分利用建筑空间，很大程度的降低工程整体的造价，也可以很大程度的增强建筑结构的抗震性能和稳定性。但是，建筑工程地下室的设计是一项专业性极强的工作，涉及到的工序和领域较多，具有复杂性。因此，设计要坚持在满足基本功能的基础上，做到安全稳定，经济合理。

【关键词】建筑，地下室，结构设计，分析

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

近些年来，在城市建筑设计中，经常会伴随着各种功能的地下室或者是地下车库，很多高层建筑为了充分利用建筑空间，将一些设备或者是消防池等设置在地下室，不仅仅更大程度的利用了建筑空间，节省了相关的成本费用，更大大深埋了地基，加强了整体建筑结构的稳定性，增强了建筑的抗震性能，确保了建筑的安全性，同时，也使得整个地下室的功能得到了最大程度的挖掘，避免了建筑价值的浪费。在建筑地下室结构设计中，设计人员要综合分析整体建筑结构的具体情况，综合考虑到建筑的防火，防震，通风，采光等各个方面的的因素，在满足建筑基本功能的的前提下，做出创意设计，选择合理的结构方案。

二、地下室结构设计存在的问题

地下室工程涉及到的专业领域非常广泛、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时,要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要,还要顾及到管道、通风、摊水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说,一般来讲,在塔楼部分的使用时期,基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。

其设计上的主要问题表现在:

(1)结构平面的设计。

(2)抗震设计。

(3)地下室抗渗、抗浮设计。

(4)地下室的结构超长。

(5)外墙的结构设计。

三、地下室结构平面设计

建筑工程的地下室结构设计，需要多个部门的共同配合，要坚持在满足基本的使用功能基础上，综合分析建筑的防火，抗震，设备用房，管道铺设，排水通风等多个方面因素，并促使多个专业领域人员通力协作。设计人员在设计过程中，可以选择使用设计后浇带或者是混泥土外加剂，也可以选择地上设缝或者地下不设缝等方式，这些方式，都可以满足不设缝的目的，在地下室的设计施工过程中，很容易出现地下室过长的问题，这时候，仅仅依靠后浇带的设计难以解决问题，可以再实地测量勘察的基础上，将地下室平面做出科学的调整，并进行严密分割，根据需要，设计一些比较窄的通道，使得管道可以相连。为了让接缝变得更少，且最大程度的减少接缝的受力，方便维修补救。可以将变形缝设计安装在通道的外部。最后，要充分考虑采光井的位置，做出科学的采光设计。

四、地下室外墙结构设计

地下室外墙的设计是整个建筑工程地下室结构设计的关键环节，对整个建筑工程地下室结构的合理性有着十分重要的影响。在设计时候，要综合考虑到水，土压力因素，并通过这些因素来验算外墙的抗裂性能。总体而言，要在综合考虑多种因素的基础上，从以下几个方面做出科学合理的设计。

(一)荷载

地下室外墙在整体的荷载中占据着重要地位，其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖的传重和自重的竖向荷载。地下室外墙水平的荷载一般都包括侧向的土压力，地下水侧向压力等。在地下室外墙结构设计中，竖向荷载和地震等作用所产生的内力一般而言不会起到控制的作用，在此过程中，要充分重视水平荷载，当水平荷载垂直于墙面时候，会产生弯矩，这对墙体的配筋有着十分重要的意义。

(二)地下室外墙截面设计

土压力引起的效应为永久荷载效应。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，静止土压力宜由试验确定。当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位稳定的水压力按永久荷载考虑，分项系数可取1.2；水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑，分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；抗爆等效静荷载分项系数取1.0。

(三)地下室外墙的配筋计算

实际设计时，配筋的计算，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。

五、抗渗抗浮设计与抗震设计

1、抗渗抗浮设计分析

如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工,那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲,常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况,应当采取下面的几个措施来应对:

(1)在设计条件允许的前提下 ,尽可能地提高基坑底设计标高,这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。高层建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。

(2)倡导应用无梁楼盖与宽扁梁。常规宽扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中间。宽扁梁可以有效降低地下部分高度。这样,在降低抗浮水位上就占有一定的优势。

(3)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办

法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时,因为混凝土和相关的增重材料需求量太大,而使施工费用增加。

(4)设抗拔桩。此办法是抗渗抗浮设计加很常用的方法之一。抗拔均一般情况都要嵌入到埋藏浅嵌入坚硬的基岩之内。因为受施工条件和造价因素的制约,抗拔桩入岩一般不深,这就需要施工过程中对桩端进行灌浆处理。若上覆土层厚度太大,抗拔桩进不到基岩处,那就需要在桩下部设扩大头,提高抗拔桩的抗拔能力。

2.地下室抗震设计问题

地下室结构设计对整个建筑工程的抗震性能有着十分重要的影响，结构设计的是否合理，不仅仅关系到整个高层建筑的工程造价，也会密切的关系到整个建筑的稳定性和安全性，因此，在进行高层建筑地下室结构设计中，要严格把握施工图纸的审核要点，地下室整体结构埋置的深度一般都要大于地面建筑的高度，同时，总体的建筑高度要从地下室外部的地面开始算。地下室的墙柱同地面建筑主体的墙柱设计之时，要通过科学的处理，保持协调一致。

3. 人防地下室的结构设计

由于人防的要求, 高层建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等级一般以五、六级居多。人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆动荷载以及对辐射等方面的要求,二者在结构设计上有较大区别, 主要体现在荷载及荷载组合、材料强度、内力计算和构造规定等方面。人防底板的荷载控制问题。人防地下室位于主体结构部分时,人防底板一般是平时荷载起控制作用；人防地下室位于纯地下室部分时, 当仅有一层地下室且顶部有覆土时, 人防底板一般是战时荷载起控制作用, 当有两层或两层以上的地下室且顶部有覆土时, 人防底板一般是平时荷载起控制作用。

六、结束语

总之，加强对建筑工程地下室结构设计的分析，可以不断的提高建筑工程的地下室结构的质量，保证整个建筑工程的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]吴仲平 基于高层建筑地下室结构设计的分析 [期刊论文] 《广东建材》 -2012年5期

[2]贺水云 浅探高层建筑中地下室结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年2期

[3]张剑峰 高层建筑地下室结构设计浅析 [期刊论文] 《城市建设》 -2010年28期

[4]刘力东 建筑工程地下室结构设计中的要点分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2007年23期