试论高层建筑人防地下室结构设计

孙萱 柏菁春

摘要：由于经济不断发展，科学一直在进步。在高层建筑下面设置地下室已经是常见现象。地下室建造费用直接与其设计有关，所以，建造人员的主要任务就是对地下室的设计进行各方协调探讨，设计时，应综合考虑上部结构、地下室结构及地下室周边情况,合理选择荷载大小、结构构件尺寸。才能降低工程造价,保证结构安全，为建筑质量问题保驾护航，同时为合理的利用建筑空间打下坚实的基础。

关键词：高层 地下室 结构

中图分类号：TU208文献标识码： A

正文：

一、 设计主要难点分析

1. 嵌固位置的确定

对于高层在进行结构分析之初就要考虑到结构嵌固端的位置。由于其对于受力的计算以及模型的分析上面有非常重要的影响。现在，建设的很多高层建筑中都已经设计了非常多的地下室以及层级不高的裙房。在我国颁布的《建筑抗震设计规范》中进行了如下的规定：在条件允许的情况下，高层的嵌固端就是其下面设置的地下室。在确定嵌固体应该安放的位置时应该考虑如下几点。

（1）高层在建造地下室的时候，最常用的结构嵌就是基础底板由于基础底板所拥有的无限刚的相关特点，因此将其选为底层的结构嵌固端是非常明智的，在进行施工时，建筑的首层就能够灵活地设计和建造。如果在设计首层时，采用了无梁结构也不会对之后的计算产生任何影响。然而，要是在高层下面建造具有防控功能的地下室，则就会对刚性产生一定的要求。所以在墙体与顶板之久就要安置具有刚度的结构嵌固端。

（2）地下室楼盖与楼板的要求的需要

现浇梁板结构在楼板的厚度要求上不能够低于180 mm，对于混凝土强度的要求方面，不能够小于C30，在配筋方面，应该选用双层双向配筋，而且单层单项的配筋方面不能够低于0.25%。当第一层的结构嵌固是地下室的顶层时，应该有现浇梁板结构来做地下室及其裙房的顶层。当地上机构是空旷区时，地下室的相关顶板就能够用无梁楼盖。

（3）结构侧向刚度的要求

在6.1.14 条第2 款中，在结构中，其在地上面的侧向刚度要求小于地下面的刚度的0.5 倍。条文对“相关范围”进行了说明：一般情况下是从地上结构的周边进行向外延伸，但是一般不会超过20 m。即，不论地下室的顶板有多大，但是依旧不能够在计算刚度时进行无限放大，而是要在20 m 的范围之内。如果将地下室安放在第一和第二两层，则在对地下室的上下两层结构的刚度进行表示时可以用地下室隔壁的上层结构的等效剪切强度比γel 来进行表示。γel 理想情况是与1 相接近，在设计非抗震因素时γel 应该大于0.4，在设计抗震因素时γel 应该大于0.5。γel 可按下列公式计算：

在上述公式中，用G1 来表示地下室所使用混凝土的剪变模量，而地下室顶层的相关剪变模量就用G2 来表示。用A1 表示地下室折算抗剪截面积，地下室顶部的相关面积用A2 来表示，可用（2）来对其计算；在第i 层所有剪力墙在进行计算时其方向上的有效截面面积可以用Aw+i 来进行表示；在第i 层中的第j 根柱的截面的相关面积可以通过Aci+j 来表示；对于第i 层的高度用hi 来表示；在第i 层对于第j 根柱沿的相关计算方向上的界面高度用Hci+j 来进行表示；在第j 层中对于第j 根柱截面面积折算系数应该用Ci+j 来表示，而且，在计算当中，计算值如果比1 大，就应该取为1。

（4）剪切刚度的要求。

对于多塔楼盘，其底部在设置地下室的时候一定要对刚度比进行满足，而且，由于是多塔，在每个塔楼之间的地下室中，其刚度比与相邻的地下室相比不能够低于1.5。

2. 结构的抗震等级。

（1）在最近发布的规定中的第5.2.5 条，对于6 度地震的设计也有了要求，对于每个楼层中的水平地震剪力进行了规范，而之前的规范中只进行了7～9 度地震的说明。而且，在新规定中，对于6 度地震的αmax 值也进行了规范。在01 规范中，只对于8 度以上的地震规定要求增加0.05 s 的特征周期，现在的规范中，对于第6 度地震也进行了规定。

（2）如果楼盘具有非常大的地盘，而且其地下室之上有很多塔楼，并且这些塔楼之间也是相对独立的，如果嵌固的地方就是地下室的顶板，那么高层的下部，以及与高层有联系的部分，在抗震等级方面应该与高层一样。

（3）而且，在新规定中3.9.5条进行了相关的规定，在对民用高层建筑进行抗震设计时，如果将其地下室的顶部结构设置成为上面建筑的嵌固端时，地下室的抗震等级要求与上部建筑一样，在地下室的设置过程中，如果超过了上部范围，但是上部范围内没有任何建筑结构，则在抗震等级的设置上可以酌情考虑在三级左右。

二、 设计常见问题分析

1. 底板

对于底板的设计，首先就要满足防水和房渗透的要求，然后就是对于抗震方面的要求。因此，在配筋率以及厚度方面应该适当增加。一般情况下，在厚度方面，底板一般为50 cm，在配筋率方面一般也为0.25%。除此以外，要按照设计和施工中的具体情况，对于地下室在底板标高已经发生改变的地方进行横梁设置。在设置横梁是，其厚度要大于底板的厚度，而且，在支座产生的弯矩传递到梁上的力进行相关计算，同时合理安排钢筋的数量。

2. 外墙

对于外墙的要求，不仅要能够防水，防渗，足够的受力强度而且还要对裂缝宽度进行计算。对于弯矩调幅：外墙的嵌固端可以用底板来进行完成、对载荷系数进行考虑、侧壁底板与响铃底板在弯矩上的值是不一样的、底板在抗弯能力方面一定要大于侧壁，对配筋量以及相关的厚度进行保证。

3. 顶板

对于新规范6.1.14，其进行了相关规定，在地下室顶板上面不要开很大的洞口，在这个范围之外的顶板应该有现浇梁板来设置，对于厚度的要求一般要超过180 mm，在强度等级方面要高于C30，而且，在配筋方面依然使用双层双向配筋，而且对于配筋率也有要求，要至少达到0.25%。

4. 荷载

在荷载方面，地下室一定要满足：本身重量、地表的压力、地上建筑的重量同时还有在交付使用之后的能够保证的在正常环境下的负载压力。在设计地下室载荷时一定要根据国家规定来进行。

5. 抗浮、抗渗

在对地下室进行设计时一定要考虑到抗浮的因素，对于地下室或者是当地上建筑物的楼层不是非常高，在运用桩基的时候就一定要对其具有的抗拔承载力进行计算。按照《荷载规范》来对强度进行计算的时候，对于覆土以及板的自重荷载系数都要取到1.0。

在进行设计的时候，一定要对洪水和施工的过程进行考虑，一定要对各种因素进行考虑，不然，在施工过程中就会导致抗浮因素考虑不周的情况发生。由于在混凝土中经常会产生裂缝，为了改变这一现状同时对抗渗透进行满足，我们需要通过如下方法来进行保证。

（1）补偿法：将HEA、HE等一系列的膨胀剂放入要使用的混凝土之中，使得混凝土在凝固时产生的收缩应力与膨胀剂起到作用的膨胀应力相互抵消，最终能够达到消除裂缝的目的。

（2）设置补偿收缩带：因为在早期，膨胀剂并不能够起到很好的作用，因此要科学合理地设置补偿收缩带，以此来保证对混凝土进行连续浇筑时没有任何裂缝。

（3）后浇带。后浇带对混凝土的最用主要集中在早期，进行约束力的束缚，进而导致不能够产生非常大的裂缝。

三、 结语

对于高层建筑进行地下室的设计，其工作量以及难度是非常大的，并且地下设置的地下室的质量对于地面建筑的质量和造价都有非常严重的影响。因此，研究高层民用建筑地下室的设计具有远大现实意义。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.高层民用建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

[2] 中华人民共和国建设部. 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]陈璋.高层民用建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业,2009(12).