高层建筑地下室设计中的要点

【摘要】地下室工程在施工时期因其环境特殊、工种繁多、施工手段复杂，极易出现质量问题。因此，对地下室的结构设计要求较高。在设计地下室时，应具有安全性、可靠性、经济性，确保建筑的整体质量。

【关键词】高层建筑；地下室；荷载；顶板；抗浮

一、地下室结构设计难点概述

在建筑工程地下室的设计工作开展之前，要对建筑物所处的地质环境及周边环境进行详细的考察，由于地下室建造层数逐渐增多，其在建筑位置处于地底深处，因此地下室所处的地质环境是地下室设计的第一手参考资料。设计团队要根据勘查得出的数据结果进行全面的研究分析，从而得出设计方案。此外，建筑工程地下室结构设计工作十分的复杂，需要结合很多的实际因素来综合考虑，通常需要考虑使用功能、防火防水、坑道、通风、采光等等要求，设计过程中也注意多学科知识的共同运用。

二、高层建筑地下室设计中的要点

（一）地下室设计荷载

高层建筑地下室设计考虑的荷载主要有上部结构自重、地下室自重、土压力、水压力和核爆动荷载（考虑人防）等。地下室设计时应结合建筑的结构特点，根据规范给出的防空地下室不同部位应考虑的荷载进行荷载组合。规范规定的地下室结构各组成部分参与组合的荷载分别为：顶板――考虑顶板静荷载和顶板核爆动荷载。侧墙――横向荷载包括土压力、水压力、核爆动荷载产生的水平动荷载，竖向荷载包括上部结构自重、外墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载标准值。内承重墙（柱）――考虑上部结构自重、内承重墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载。基础――考虑上部建筑物自重，地下室墙身自重，顶板传来的静荷载、底板核爆动荷载。

（二）地下室顶板设计

地下室顶板作为高层建筑上部结构的水平约束支座，刚度越大，对上部结构起到的约束作用就越好，所以刚度要求地下室顶板的厚度不能太薄，一般应不小于 160mm。对于人防地下室，它的顶板厚度还须满足人防要求。《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）规定，顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜少于两层，且楼板厚度、侧向刚度、混凝土强度等级、配筋率等都要满足相应要求。《建筑抗震设计规范》还规定，作为上部结构嵌固端的地下室楼层的楼盖应采用梁板结构。因此，在计算高层建筑地下室层数或总层深时，不仅要知道地基基础埋深，还必须考虑上述其它因素。

（三）地下室外墙结构设计

地下室外墙结构的静止土压力系数是设计中重点考虑的因素，当静止土压力不具备试验条件时，就需要根据标准要求选取0.34～0.45的砂土和0.5～0.7的黏性土进行合理的操作。地下室外墙的配筋计算在实际设计中就要按照双向板的要求去计算带扶壁柱外墙的配筋，按地下室结构的整体电算去分析扶壁柱的配筋结果。此外还需要处理底板标高的变化，根据梁宽和梁内侧箍筋传递板的支座弯矩进行设计，在地面层的开洞位置设计外墙顶部的楼板支撑梁柱，并结合地下室外墙的实际情况以及车道底板的境况进行设计研究。地下室的外墙必须结合水、土的压力去验算外墙的抗裂系数，在设计中注意荷载、静止土压力系数，精确地进行室外墙的配筋计算和地下室的底板标高设计。

（四）地下室底板设计

地下室底板同外墙一样，除了要在受力上满足要求外，还要防水防渗，所以其厚度不宜太薄，通常取 40-60cm，配筋率一般取为 0.25%。在底板的标高变化处，要按照实际情况设置梁，梁宽通常应大于底板厚度，梁内要配有抗扭钢筋，钢筋数量应根据底板传递到梁的支座弯矩进行计算。对于基础是桩箱、桩筏的地下室底板，由于其起到桩承台的作用，所以还要满足抗弯、抗冲切剪切、局部受压等要求。

（五）抗浮、抗渗设计

地下室的抗浮、抗渗设计通常出现地下水位没有根据探测报告的要求或探测数据中没有把浮力的地下水位及其变幅情况考虑在内；地下室斜坡没有对抗浮情况加以验算，地下室斜坡道和主体的分缝处没有进行处理；抗浮验算达不到规定的要求等。进行地下室抗浮设计的主要依据是地下水位及变幅的情况。事实上，在进行地下室的抗浮设计时，只把地下室的正常使用限度考虑在内，而忽视施工时期和洪水时期的情况，会导致地下室在进行施工的时候由于抗浮不合格，遭到局部破坏的现象。在大面积地下室的上部大多建有很多高层和低层的建筑物，因为地下室面积很大，形状各不相同，并且地下室上方的布局中不存在建筑，如此的情况导致地下室的抗浮设计比较复杂，不好处理。必须对该建筑层进行详细的分析，随后进行抗浮设计。进行地下室的设计除了达到受力标准之外，抗渗设计也是非常重要的一方面。因为钢筋混凝土结构施工一般带有裂缝工作，想要满足抗渗的结果，通常可以运用下列措施。

1、对混凝土进行收缩补偿。在混凝土之中加入少量的膨胀剂，从而以混凝土的膨胀值消除混凝土的最后收缩值。如果差值大于或等于混凝土的极限拉伸，就可以合理掌控收缩值。

2、在混凝土中添加的膨胀剂，膨胀变形不可以把混凝土早期的收缩变形进行补偿，混凝土收缩补偿带的设置可以有助于混凝土连续的浇筑达到无缝施工的状态。

3、后浇带的设置为混凝土早期释放约束力的有效技术，在长久性变形缝上面已经有了较大的应用和改进。

4、加强钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土必须把加强抗变形压钢筋考虑在内，例如：在地下室侧壁加强水温度筋，从而起到强化混凝土表面的作用；地下室的侧壁遭受底板和顶板的约束作用，由于混凝土的膨胀收缩性能不一致，可以在地下室的墙体中部建立水平暗墙，从而提高建筑的抵抗拉力。在进行上述措施之时，必须做好混凝土的养护工作。

（六）抗震设计

建筑地下室的抗震设计中经常出现埋藏深度不够的情况，地下室的顶板是上部结构的嵌固端，地下室一层的抗震等级设置为三级，上部结构的抗震等级为二级。如果地下室没有进行合理的设计，就会影响地下室整体的抗震效果。依照施工设计图的标准，通常情况下，半地下室所规定的埋深度必须大于地下室外地面的高度，从而可以不把层数考虑在内，总高度可以从室外的地面开始计算。地下室的墙柱及上部结构的墙柱必须加以整合统一。如果地下室的标高变化大于梁高的时候会导致出现错层的情况，必须运用合理的措施加以处理，不然不能当做上部结构的位置。根据有关的要求得出，地下室楼层顶楼的上部结构，必须运用梁板结构施工。

（七）地下室的防水设计

在地下室的设计中防水设计也是其中一个较为重要的设计环节，在设计初期要进行实地考察，对建筑所处地区的气象环境进行调查，对降雨量等水量因素进行了解，后根据工程的实际性质来确定相应的防水等级有防水层层数，在防水材料的选择中也要选择质量高的、防水性能好的防水卷材，避免因防水材料失效而带来的防水失效问题。此外，还可采用自防水混凝土来增强防水性，设计足够的混凝土壁厚度，来完善地下室的防水设计。同时由于现在的很多住宅区楼宇的地下室多用作用停车场，因此在防水设计时还要注意地下室车道中积水的排放设计，注重承台及积水抗等的节点设计等等。

结 语

综上，高层建筑地下室设计是一个综合性很强的问题，设计时既要满足受力要求，又要考虑防水和抗震等方面。设计人员应深入研究地下室设计中的要点，力求做到安全与适用协调，技术与经济同步。

参考文献

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