浅析地下室结构设计

刘洋

【摘 要】随着科技的进步，社会的发展，人类物质生活水平的逐步提到，高层建筑成为现代人类居住或者从事商业活动的主要场所，一座座高层居民楼、商业用楼拔地而起，与此同时使这些高层建筑中的地下室结构设计变得尤为复杂，因此我们的设计师在进行设计时，一定要把握好合理、适用、安全的原则，通过合理的设计，使地下室的空间得到最有效的利用，能够给人们带来最大化的社会效益，以此满足真正的设计要求。

【关键词】建筑；地下室；结构设计

一、地下室设计要求

1.1 平面设计基本要求

对于高层地下室的结构设计来说，在设计过程中，一定要充分考虑到“防火、排水、通风、使用、人防要求及各种管道、坑道配合问题。”地下室平面设计有两个要求，第一是不设缝，对于这一要求，相关设计者可以利用后浇带、混凝土弥合等方式来实现。第二是管道相互连接，这一要求的实现方式为“分割地下室并用较窄的通道将其进行连接”。同时在设计过程中还要合理考虑地下室的通风和采光井的位置，避免该内容对整体结构的稳定性产生影响。

1.2 抗震设计基本要求

地下室结构设计的稳固性直接关系到了整个高层建筑的稳定性，因此，要做好地下室的抗震设计，地下室的抗震设计要求如下，第一，根据相关要求，地下室的墙体和柱体要同上部的结构相一致，这样能够保证结构的整体性，提高抗震能力。第二，要求计算时应该要向下计算，直至“满足要求的地下室作为嵌固楼层”，但是，对于剪力墙部分的区层数计算时，应该从地面向上计算。第三，对顶楼盖的要求，对于地下室的顶楼盖来说，其最好应该使用梁板结构，以此作为“上部结构的嵌固部位”，如果该楼盖没有梁的设计，则不需要具有该部位。

1.3抗裂设计基本要求

高层建筑本身的子重量就相對较大，再加上混凝土自身就存在着裂变性，因此，地下室墙体出现裂缝现象是非常普遍的，为了避免裂缝的出现，在整体结构设计中应该遵从以下要求。第一，设计“施工后浇带”。通常情况下，为了保证施工中混凝土自身约束力的完全释放，总是在施工中采用施工后浇带的方式，目前，这种方式在地下室设计中是普遍采用的。第二，使用处理后的混凝土。地下室的结构具有特殊要求，因此，在混凝土使用方面也应该用处理后的混凝土，混凝土的处理方式是在混凝土中加入适当的膨胀剂，在设计中应该列出备选膨胀剂的种类，比如“UEA、HEA”等，加入膨胀剂的主要目的是要用膨胀剂所带来的膨胀值来抵消混凝土自身的收缩值，这样就能够有利的避免混凝土收缩所造成的墙体裂缝等的出现，一定程度上能够保证工程的施工质量。第三，布置膨胀带并提高抗拉力，虽然采用处理后的混凝土能够在一定程度上控制混凝土裂缝的出现，但是，该方式并不能完全的控制早期变形，因此，在设计中还要标明膨胀带的设置位置。

1.4浮设计基本要求

因为地下室是在地表以下进行施工的，因此，其必然会面临着地下水的压力，水的浮力会对工程造成一定的不良影响，为了避免这一问题的出现，我们要进行抗浮设计。而具体而言应该从以下几个方面来着手，第一，提高基坑标高。对于该要求的实现可以通过筏板的选择来实现，通常为了达到提高浮力的目的，都会选择梁式的筏板，该板面就可以直接设计为地下室地面，这样能够“降低地下室层高，减少地下水位与地板的高差”，从而实现了设防水位的降低和抗浮能力提高。第二，楼盖的选择要合理。为了降低地下室结构的层高，进而提高抗浮能力，通常会选择“宽扁梁或无梁楼盖”。第三，适当设计底板和顶板的高度。对于提高抗浮力来说，最直接的方式就是增加地台的重量，而地台重量通常是同地下室底板和顶板间高度有正比例关系，因此，在设计地下室结构时，为了提高地下时的抗浮力就应该适当增加两板之间的高度。

二、地下室的防水设计问题

2.1 平面结构设计问题

在进行地下室平面结构设计时，要综合考虑地下室的通风要求、采光要求、功能要求、防火要求、人防要求以及管道的埋设排水要求。例如在地下室的长度超出规定时，要确定是否需要设置变形缝，一般而言，尽量不设或者少设为妙，因为变形缝的位置很难做防水处理，设计者可以使用混凝土或设后浇带及地上设缝的方式，取代地下设缝的设计。当地下室过长时，可以通过合理调整平面，对地下室进行平面分割的设计，用比较狭窄的通道进行相互连接，用于满足管道相连和使用的要求，从而把变形缝设计在通道的位置，这样接缝处会受力较小，方便补救。地下室的通风采光井的位置设计非常重要，如设计不当会影响到结构的稳定性。

2.2 外墙机构设计

地下室的外墙承受着竖向荷载和横向荷载，其中竖向荷载是来自上部的传重和地下室楼盖的自重，水平荷载是来自侧向土压力、室外的地面活载、地下水的侧向力等。通常情况下，地震引发的内力或竖向荷载等起不到控制作用，因此，是地下室的水平荷载所产生的弯矩确定墙体配筋，竖向的荷载压弯作用通常不必考虑，按墙板的弯曲值来计算弯曲配筋。

在对地下室的外墙截面进行设计时，会由土压力引起永久的荷载效应，取静止土压力作为外墙承受的压力，通常情况下，静止土压力要用实验来确定，如果不具备条件做实验时，黏性土要取0.5到0.7，沙土要取0.34到0.45，当水位稳定时，水压力依照永久荷载确定分享系数为1.2；当水位不稳定时，水压力依照可变荷载确定分项系数为1.3。当有人防要求时，外墙的永久荷载系数可取1.0到1.2，1.0的分项系数作为抗暴等荷载的取值。

2.3地下室基础底板的配筋率设计问题

基础底板的厚度必须要满足墙体的抗撞切要求，另外还要配设抗弯钢筋。通常情况，我们只需配设构造钢筋，依照混凝土的设计要求，最小配筋率是0.15%。在设计中，基础底板的配筋率要严格加以控制，对厚底板的配筋率只需要控制在0.10%到0.12%之间，过高的配筋率会造成浪费。

2.4地下室的防震设计问题

高层建筑基础掩埋是为了稳定地基，降低建筑的整体倾斜，阻止其滑移或倾覆，埋置一定的深度，可以起到良好的抗震作用。钢筋混凝土的高层地下室的机构设计要求，如果是采用桩基时埋深不得小于1/15H，采用天然地基时埋深不得小于1/12H。房屋高度H是指室外檐口到地面的高度，其中不包括突出的电梯间、水箱等部位的高度。

地下室设计不合理会影响整体的抗震性能，地下室的埋深高度要大于外地面以上的高度，总高度才可以从室外的地面开始算起，对于地下室的墙柱结构设计要同上部的结构协调一致，对于地下室顶板的板面的内外标高发生的变化超过梁高就会造成错层的形成，要采取相应的措施加以处理，不然不能作为上部结构相应的嵌固部位。当地下室的顶板当做上部结构相应的嵌固部位时，其地下一层以下的抗震等级要根据实际情况使用三级或者四级，地下一层结构的抗震等级要和上部结构所采用的等级一致。

2.5地下室的消防车荷载的设计问题

偶然荷载一般在正常使用的期间不会出现，但是一旦出现会在短时间内产成巨大的荷载，通常所遇到的偶然荷载有火灾、爆炸等。因为消防车通常荷载很大，它的取值对于截面及配筋有很大影响，也算是一种偶然荷载。依照规范规定，在荷载效应中，偶然荷载的取值不应该乘以分项系数。那么在通过结构软件进行计算时，要对消防车的荷载进行折减后再输入，不然程序会自动计算出的数据，会放大消防车的荷载。

結束语

随着我国建筑事业的蓬勃发展，城市化进程的加快，使得现如今城市人口数量急剧上升，因此高层建筑变得越来越多，在高层建筑中对于地下室和地下车库的需求也随之增多，因而在建筑设计中，要考虑到地下室机构的设计是否合理，是否满足基础设施的设计要求。

参考文献：

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