伍依祿 梁智軍

摘要：近些年來，我國的基礎設施建設發(fā)展迅速，受土地價格的約束。城市的建筑偏向于高層建筑發(fā)展。高層地下室多為整個建筑的根基，它的結構設計直接影響到整個工程的質量和造價成本。本文主要從地下室結構的荷載、頂板、外墻、底板等幾個方面進行了分析，對高層建筑地下室的結構設計起到一定的總結作用。

關鍵詞：高層建筑；地下室；結構設計；分析

當前我國的城市建筑多以高層建筑為主。面對前土地價格上漲，用地緊缺的情況下，通常在高層建筑中出現(xiàn)了許多的地下室和地下車庫。地下室作為高層建筑的基座，它的工程質量的好壞關系到整個工程的安危。因此地下室結構的合理設計十分必要。

1.高層建筑地下室結構設計應注意的問題

一是由于一般情況下地下室的頂板處設是上部結構的嵌固端，所以地下室頂板的洞口不應過大，地下室柱截面的各個部分不僅要符合上部結構的承載要求，地下一層柱截面每側縱向鋼筋不應小于地上一層柱對應縱向鋼筋的1.1倍。地下室頂板的梁端截面相同方向的承載力不應超過上柱下端承載力的1.3倍，地下室與上部相對的剪力墻不應小于上一層剪力墻墻肢邊緣。

二是因為地下室上部的負載對地下室結構影響非常重大，所以在設計時一定要充分考慮好上部的負載情況，還要對周圍的巖土壓力、地下水位等影響因素都要考慮在內，尤其是地下室的外墻受到多種荷載的共同作用--水壓力、土壓力、車輪壓力等，且外墻對于防水的要求都比較高，對于外墻裂縫的控制應該注意不應超過相應作法下的限值。

三是高層建筑地下室的應科學的設縫。地下室宜盡量不設變形縫，超長地下室宜通過設置溫度后澆帶和沉降后澆帶來解決溫度應力和沉降位移差。后澆帶的位置可以在主樓剪力墻附近和在距離柱距三等分的中間位置設置。后澆帶應該貫通的頂板、外墻和底板，在完成全部墻板施工并通過相應時間后，再進行澆筑溫度后澆帶；而沉降后澆帶則應該在主樓的主體建筑完成后并通過相應時候，再澆筑沉后澆帶的位置可以在剪力墻附近也可以在距離柱距三等分的中間位置。

四是由于高層建筑的主體結構厚度與地下室薄底板連接處的應力較為集中，所以設計人員應注意在兩者的交界處注意做相應的構造加強措施，增加適當?shù)呐浣睢?/p>

五是如果地下室有窗井，要注意在有窗井的地方增加分隔墻，并且要保持分隔墻與地下室的內墻相連通，使兩者連接成為一個整體[1]。

2.高層建筑地下室結構的具體設計方案

2.1地下室結構荷載的設計

地下室結構荷載主要包括動荷載、上部建筑物自重、水壓力、土壓力及地下室自重等。在對地下室進行結構荷載時，應該對不同的部位進行組合。對于地下室的結構荷載設計因充分考慮各部位參與組合的荷載：

2.1.1頂板荷載

頂板荷載主要是消防車道上的消防荷載，施工過程時的施工堆載，設置為人防地下室時，人防頂板核爆動荷載標準值，頂板靜荷載標準值等等。

2.1.2內承重墻

內承重墻主要包括頂板核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重，內承重墻自重標準值。應對比戰(zhàn)時所增加的頂板核爆動荷載標準值與平時各樓層的活荷載標準值之和，由大的荷載起控制作用。

2.1.3基礎荷載

基礎荷載包括底板核爆動荷載標準值，上部建筑物自重標準值，頂板傳來靜荷載標準值，地下室墻身自重標準值。

2.1.4側墻荷載

側墻荷載主要體現(xiàn)在豎向和橫向兩個方面。豎向：頂板傳來的核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重標準值；外墻自重標準值：橫向：核爆動荷載產生的水平動荷載標準值、土壓力、水壓力。通過對不同荷載的進行組合，主要是為了解決在核爆動荷載的作用下解決同時存在的靜載問題。

2.2地下室頂板的設計

地下室的頂板在是高層建筑上部結構的水平支座，因此做好他的剛度，對于上部結構有著重要的約束作用。正常情況下，地下室頂板的厚度應大于180mm。根據(jù)建筑防震設計要求，地下室頂板作為上部結構嵌固端時，地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結構。因此在進行地下室地基深淺設計時，應充分考慮上述因素。在進行結構計算時應往下算至滿足嵌固端要求的地下室樓層或底板，剪力墻底部加強區(qū)層數(shù)從地面往上算。當頂板室內外板面標高變化超過梁高范圍形成錯層未采取措施或頂板為無梁樓蓋時，設計時不把地下室樓板作為部結構的嵌固部位[2]。

2.3地下室外墻的設計

在進行地下室外墻的設計過程中，要通過對矩調幅，底部為固定支座、考慮荷載分項系數(shù)、有多層地下室時應按多跨連續(xù)計算。側壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩設計為一樣大小。底板抗彎能力不應小于側壁，其厚度和配筋量應匹配。地面層開洞位置外墻頂部無樓板支撐，計算模型和配筋構造均應與實際相符，車道緊靠地下室外墻時，應注意外墻承受車道底板傳來的水平集中力作用。當頂板不在同一標高時，應注意外墻上部支座水平力的傳遞問題。一般情況下，外墻宜按豎向單向板計算配筋，豎向荷載小的外墻應適當加強扶壁柱內外側主筋。通過對扶壁柱截面尺寸大小設置外墻水平分布筋。此外外側附加短水平負筋以及外墻轉角處也應該適當加強。最后應根據(jù)最小配筋率要求考慮外墻水平鋼筋受力。做好地下室外墻應裂縫寬度計算，裂縫寬度應控制在0.2mm以內。

2.4地下室底板的設計

對于地下室地板的設計，除了考慮受力的要求外，還要達到抗?jié)B防水的目的。地下室的壁板厚度一般在250cm左右。配筋率控制在0.25%。梁的設置應根據(jù)地下室底板標高的變化進行設計。梁寬的厚度高于底板厚度。對于地板的支座彎矩傳遞到梁所需的抗扭鋼筋要進行準確的計算。樁箱、樁筏基礎的地下室底板在設計時要滿足沖切、剪切、抗彎、局部受壓等多種條件。

2.5地下室抗浮、抗?jié)B的設計

對于地下水位較高的地區(qū)，在進行地下室結構設計時應充分考慮地下室部分地面上樓層的抗浮能力。在進行地下抗浮設計時，地下水位及其變幅是重要依據(jù)板、覆土的自重對結構有利，計算強度時，荷載分項系數(shù)應取1.0。計算抗浮時，荷載分項系數(shù)應取0.9。進行抗浮設計過程中應充分重視施工過程和洪水期。以免造成造成施工過程中由于抗浮不夠出現(xiàn)問題。在現(xiàn)實生活中，對于地下室面積大，局部上方可能沒有建筑，形狀又不規(guī)則的情況下，對于抗浮問題應作細致分析。此外還要注意斜坡道抗浮驗算。在地下室結構設抗?jié)B也是其中一個重點。由于鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作，要達到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施：第一、補償收縮混凝土法：在混凝土攪拌過程中，摻入微膨脹劑，使混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫。第二、膨脹帶法：在對混凝土進行膨脹劑的膨脹施工后，對于混凝土的早期收縮不能進行完全補償。因此設置超過60m的膨脹加強帶可以實現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑無縫施工。第三、提高鋼筋混凝土的抗拉能力。在進行的施工設計時，應該充分增加抗變形鋼筋的數(shù)量。通過在側壁增加水平溫度筋，強化混凝土表面層；對于側壁受底板和頂板，應在墻體整部設置一道水平暗梁抵抗拉力。

2.6保護層和墊層厚度的設計

在進行地下室保護層和墊層厚度的設計時，應嚴格按照規(guī)范進行實施。地下工程防水混凝土底板混凝土墊層厚度控制在10mm以上。防水混凝土結構厚度高于250mm。地下工程防水混凝土迎水面鋼筋保護層厚度高于50mm。對于軟弱土層中厚度應高于150mm[3]。

3.結語

綜上所述，高層建筑地下室結構設計工作是一項非常復雜的工作，地下室結構設計的合理程度直接關系到整個建筑物的質量，所以一定要做好施工前期的設計工作，根據(jù)實際情況做好設計工作，才能確保高層地下室的安全可靠，控制工程造價，提高企業(yè)經濟效益。

參考文獻：

[1]吳仲平.基于高層建筑地下室結構設計的分析[J].廣東建材，2012，05：54-55.

[2]閻紅偉，柴萬先.高層建筑地下室結構設計中的若干問題[J].工業(yè)建筑，2006，10：39-42+64.

[3]陳璋.高層建筑地下室結構設計常見問題分析[J].中國高新技術企業(yè)，2009，12：151-152.