建筑地下室结构设计方法探究

薛鹏娜

摘要：随着城市化进程的不断加快，有限的城市范围内大量的建筑需求促进了高层建筑的发展，相应的地下室建设规模也不断增大。下文主要就建筑地下室结构设计方法进行探究。

关键词：建筑工程；结构设计；设计方法

前言

基于当前我国社会发展的新形势下，在城市建设中，高层建筑及带地下室建筑越来越多，通常要建造地下多层结构，这就对该结构的设计及施工技术水平提出了考验，地下室本身施工难度就很大，再加之要建造多层地下结构更是提高了难度系数，且更容易出现问题，一旦出现问题可能会影响到建筑的地基等结构，对整个建筑的使用性及安全可靠性都造成恶劣的影响。因此要加大对建筑工程地下室结构设计的研究力度，在设计过程中综合考虑各种影响因素，提出更符合全局的更为经济可靠的设计方案。

一、地下室结构设计难点概述

随着高层建筑数量的不断增多，相应的地下室结构也不断增多。地下室的结构设计复杂，设计范围很广，特别是结构设计要综合考虑多个因素，如防火、坑道、通风、采光、人防要求、使用功能、排水等。在建筑高层地下室长度超出设计规定长度时，就需要在进行结构设计的过程中结合建筑结构设计专业，最终确定是否还要设置变形缝，从一般情况来看下应该少设或不设置变形缝，这样做的原因是，设置变形缝会导致建筑的防水处理工程变得更加复杂。此外，对于具有大底盘地下室高层建筑群来说，高层建筑的塔楼部分在使用阶段一般不存在抗浮的问题，但是高层建筑地下室经常会存在抗浮也不能达到要求的问题。同时，因为在进行高层建筑地下室抗浮實际的过程中，一般只会考虑地下室正常使用的极限状态，而对于建筑施工过程以及洪水期的重视不够，从而导致了在高层建筑施工过程中，会出现因抗浮能力不够而造成的局部破坏现象发生。地下室顶板是人防工程的重要部位，需要考虑组合核爆炸力等效静荷载因素；侧墙也需要考虑侧向土、水的水平作用组合。简而言之，高层建筑地下室防水工程是一项系统性的基础工程，所涉及的因素很多，如施工、设计和材料选择等因素，所以，造成地下室结构设计难点众多的原因概括起来有以下几个方面：抗震设计、地下室抗浮、抗渗设计、结构平面设计和外墙结构设计等。

二、建筑工程地下室结构中的设计要点

1.地下室结构平面设计

在地下室的设计中通常会设计采光通风井，还要注意采光通风井的外壁要与顶板整体保证足够的距离，以免破坏地下室的稳定性。因整体建筑的建造需求，在地下室的施工建造过程中非常普遍的会出现超长现象，有时都会超过40米到60米，这样的加长的结构尺寸，当受到外界环境影响时易出现裂缝等影响强度的问题，因此在设计时要采取高效的防裂缝设计。可通过以下方法开展设计：安设伸缩后浇带，在地下室超长时，所安设的后浇带的尺寸要结合实际的钢筋拉普拉斯情况及操作空间进行合理设定；将微膨胀剂掺入混凝土中；分割地下结构等等。建筑工程地下室结构在进行最初的平面设计是，要全面考虑到建筑的人防要求，要结合其最终用途及使用要求做出合理的安全防水通道设计，并综合排风、通风及力求采光等相关专业条件进行科学的设计。

2.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。

3.地下室保护层设计

对于地下室保护层和垫层厚度的设计中，必须保证相应的结构厚度保持有250mm，裂缝宽度则不能超过0.2mm，迎水面的钢筋保护层厚度保持在50mm。充分确保结构厚度以及迎水面钢筋保护层厚度大于规范限值，从而确保地下室保护层的质量

4.地下室抗渗抗浮设计

建筑地下室由于其所处的特殊位置，及施工季节的影响，可能存在雨水等因素，因此要对地下室考虑抗浮设计，特别是纯地下部分及裙房部位是抗渗抗浮工作的关键点。针对该问题通常可采取以下几种应用措施：（1）在不影响其它结构设计的前提下，应将基坑底的标高最最大限度的提高，达到抗浮效果，特别打出的是，在高层建筑的地下室基础底板应采用平板阀板或梁板筏板。（2）倡导应用无梁楼盖与宽扁梁。（3）强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。（4）设抗拔桩。

5.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。

6.地下室基坑支护结构设计

地下室基坑支护结构设计必须满足强度和变形问题的要求，根据不同的实际情况，采取相应的围护措施确保基坑支护结构的施工现场能够实现安全经济省时的设计目的。在内支撑的设置中必须确保整个支护结构的合理性，满足设计内力要求，方便于对基坑支护结构和附近建筑的实时监测，实现信息化施工目的，从而保证施工质量和施工安全。

7.地下室的抗震设计

通常在建筑物的设计中，要将搞震设计做为设计的关键点之一，而地下室抗震性能的好坏直接影响着整个建筑体的抗震性能。在对地下室防震性进行设计时，通常要确保其埋深大于地下室外地面的高度，这样在计算总高度时，会将地下部分排除只从地面高度算起。建筑地下室的相关建筑标准中有规定，地下室楼层的顶楼的上部结构部分应梁板结构，且上部结构不能是无梁楼盖的顶板。当地下室顶板标高变化超出梁高范围时，不应作为上部结构，除非采取进行处理后方可计入在内。

结语

综上所述，随着我国土地资源的稀缺，使得城市建设过程中，高层建筑不断兴起，与此同时，带来的是高层建筑地下室的不断增多。在建筑工程地下室结构设计中，地下室的造价有时都要高出地下建筑的成本价格。由于其在建筑物中所处的特殊位置，及较高的建筑要求，在其设计时就要紧密结合各项设计要求，做好墙体刚度及厚度的选择，使其成为牢不可破的支撑结构。在建筑物中设置地下室，提高了对土地资源的利用率，为缓解城市住房紧缺及车位紧缺等问题做出了贡献，其使用及发展前景被十分的看好，因此建筑工程师们要在技术层面上严格的把关，将地下室结构的质量与经济投入做出合理的安全，从而实现建筑工程地下室结构设计的最优化。

参考文献：

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