建筑工程地下室结构设计方法的探讨

■赵光超，李连东

■1.身份证号码:410526198609089097，河南 郑州 450000;2.身份证号码:410728198609277630，河南 郑州 450000

土地资源有限，随着建筑不断的发展，地下开发利用成为现在建筑和城市交通发展的趋势，在实际建设过程中，由于受到使用功能和结构需要的限制，大多数建筑在施建过程中，都进行设置地下室，且建筑层也在不断增加，这种建筑结构的发展趋势是向地下多层发展，因此，防水和施工的地下室，已经成为建筑工程的重点，在建设过程中也非常关注。由于在地下室的建设过程中，它具有比较高的隐蔽性，也具有特殊的环境，所涉及的施工工种也比较多。如不多加重视，就会出现质量问题，所以，在地下室的建设过程中，对设计地下室结构，要有具体严格的要求。

1 设计地下室结构过程中存在的问题

地下室施工过程中，所涉及的施工专业比较多，需要彼此结合来完成，在施工前的设计，要考虑地下室的设备、人防需求、防火等设施建设，并且与地下的排水、坑道、通风等功能相结合。对于高层建筑的大底盘地下室，在实际使用中，会存在塔楼没有抗浮的情况，而且在地下室抗浮设计中，只是考虑了正常情况下所产生的极限状态，在建设过程中，对出现洪水期等情况，考虑的还不够。因此，抗浮不够会损坏施工过程中的很多区域。并且对涉及的其他系统工程也有很多影响因素，如材料、设计、施工等，对整体地下室的影响因素主要有以下几个方面:(1)建筑过程中所设计的抗震能力;(2)建设过程中设计的平面结构;(3)建筑过程中设计的外墙结构;(4)建设过程中设计的地下室抗浮。

2 优化地下室的建筑结构设计

2.1 设计平面结构的问题

在建筑工程中，地下室的平面结构设计要考虑防火要求、使通风、使用功能、排水、采光、坑道、管道等。例如在地下室设计过程中，出现地下室的长度和设计长度不一致的情况，要通过结构专业，看是否需要变形缝的设置。通常情况下，在变形缝的设置过程中，尽量少设置，或者是不设置，由于变形缝的设置，在处理过程中，使施工的难度加大。设计人员在设计过程中，为了达到不设缝的目的，可以通过合理的使用混凝外加剂，或者通过设置后浇带、地上设缝、地下不设缝等的设计，如果地下室过长的情况下，设置后浇带已经无法解决问题，设计人员可以通过具体的实际情况，利用较小的几个地下室，对地下室进行分层，然后用窄的通道连接各个地下室，实现使用目的。此时，变形缝的设置可以在通道处，这样不仅使接缝的数量降低，而且变形缝所受的力也小，容易补救。解祸股的设计过程中，采光通风要设计的合理，如果对高层建筑设计的采光通风不正确，会失去地下室的稳定功能，地震力和上部结构的风力不可以传送到侧壁和地面上，对建筑深埋的基本要求也无法达到。例如侧壁外设置采光井，就会出现采光井外壁和地下室顶板无法连接，进而使地下室结构的稳定性降低。

2.2 设计地下室的抗震

地下室建设时，要考虑它的抗震功能，如果没有正确的考虑抗震设计，会影响到整体建筑的抗震性能，因此，要在审查的过程中，要具体到施工审查的要点。通常施工过程中，地下室的外地面高度要低于半地下室的深埋度，只有这样才可以不计算建筑层数，进行计算室外地面的高度，地下室的墙柱和上部结构墙柱要协调统一。如果内外板面标高和地下室顶板位置发生变化，像标高己经超出梁高的范围，此时会形成错层，要进行处理，不然上部结构部位不能形成。要进行相关规定的明确，顶楼是地下室楼层的上部结构，所使用的楼盖应该是梁板结构，要求下部结构的建设，要保证对负荷地下室底板和楼层。同时要关注的，是计算剪力墙的加强区，在计算时。虽然是从地面向上计算，但也要把地下包含进去。

2.3 抗渗设计

地下室在设计过程中，受力设计是一个方面，对抗渗设计也极其重要。由于钢筋混凝土在工作工程中是带裂缝的，要实现抗渗，一般采取的措施有以下几个方面:(1)混凝土的补偿收缩。在混凝土中掺入UEA，HEA 等微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可控制裂缝。(2)膨胀带。混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝土连续浇注无缝施工。根据工程实践，一般超过60m 设置膨胀加强带。(3)后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。(4)提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用:侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。通过以上的措施后，还要注意养护混凝土。

2.4 外墙结构设计的方法

地下室结构设计过程中，重点是外墙结构设计，计算方法是根据水压力和土压力。在外墙结构设计时，主要考虑以下几个方面:(1)土的静止压力系数的计算。静止压力在确定时，是依据试验来确定，如果无法满足试验条件的情况下，选取的粘性土范围可以在0.5 至0.7 之间，选取的砂土可以是在0.34 至0.45 之间。(2)荷载力承载设计。总体而言，可以将地下室的外墙荷载力分为竖向与横向荷载力，其中竖向荷载能够承载整体结构性楼盖的自身重力和传递重量，而横向荷载则包括来自侧向压力、人工防护以及地面的荷载，在设计考虑过程中，合理计算各荷载对墙体内部配筋弯曲的程度，一般只考虑横向荷载配筋弯曲力的大小，而对竖向的弯曲力则不予考虑，只对墙体弯曲处进行弯曲配筋曲力的计算。(3)地下室的外墙体配筋计算。对于地下室的外墙处合理配筋的计算，如果设计有扶壁柱形式的外墙，就需要依据设计的要求利用双向板对配筋实施计算，由于整体电算计算法只考虑到了墙体与墙柱的配合与协调，并没有充分考虑到墙柱截面以及内墙钢筋混凝土连接处的承载力。该方法计算出的结果，会导致在设计过程中对地下室的外墙水平配筋较多、力量富余，而扶壁柱的配筋相对少、力量弱，致使墙体竖向配筋承载力不足。因此，在设计配筋计算过程中，要合理考虑墙柱的截面面积与竖向配筋连接处的承载力，只有通过双向板形式的计算，才能使有扶壁柱的墙体的配筋计算更为合理。但对于没有扶壁柱的墙体竖向配筋承载力的计算则可以直接使用单向板计算法。

3 结语

综上所述，通过对建筑地下室的组成、特点、设计原则、设计要点及其构造措施方面介绍了人防地下室及墙体结构，并和普通地下室墙体结构的比较，更明确了在两者的区别及在设计中应该注意的问题。对地下室结构设计的方法做了具体的讨论，特别讨论了外墙和抗震、抗渗结构设计的方法，这些都是通过具体的一个数值来界定的，但结构受力是一个连续性的过程，并不是通过某个数值做一突变的界定的;上端顶板的边界条件只是通过板厚来确定的，没有考虑顶板和顶板梁共同作用刚度增加的问题;壁柱和上框梁考虑作用在其上的荷载时，其作用点只是大致位置作用在壁柱或暗梁的中心，忽略了其偏心作用产生扭转效应;钢大门考虑到战时强大的空气冲击波作用和洞口的应力集中作用，按悬臂梁还是连续梁计算都存在着疑问。因此，在建筑工程地下室施工过程中，建设地下室时，是非常复杂的工程，由于高层建筑的上部有很大的负荷，建筑基础埋深也非常大，如果没有合理的设计，会严重影响建筑的正常使用，同时也会影响工程造价。因此，在对地下室设计过程中，对其安全性、可靠性和经济型都要有保证，同时对抗渗结构设计的要求也要进行考虑，确保地下结构在使用过程中正常，且安全。