超长地下室结构设计中的问题分析

叶豪

【摘要】为了适应当今时代的发展形势以及提升居民生活的便捷性，在建筑物地下结构中建造超长地下室成为建筑形式发展的重要形式。建筑物地下工程建设过程中，由于施工环境复杂，其结构在使用过程中出现较多问题，需要在设计环节加以防范。针对超长地下室结构设计中存在的抗浮问题、不均匀沉降问题等诸多问题展开分析，为相关建筑建设提供借鉴。

【关键词】超长地下室；结构设计；不均匀沉降；温度应力；思考

随着我国经济发展水平的提升，城市规模日趋扩大。为了满足日益增长的城市人口住房需要，大量高层、超高层建筑得到广泛建设，超长地下室所具有的巨大应用价值正随着建筑物功能的多样化得到显现。同时，城市居民生活水平的提升，城市汽车保有量的进一步增长，为了满足城市人口的停车需要，超长地下室开始兴起。但是，在超长地下室的实际使用过程中，出现了很多问题，严重威胁着建筑质量与安全。因此，开展多种地下室地下结构的设计问题分析与研究工作，具有重要的现实与理论意义。

一、超长地下室结构设计要点

（一）遵循抗与放的裂缝控制原则

在超长地下室的结构设计环节中，为了能够达到对混凝土结构开裂的科学、有效控制，需要设计人员根据地下室的长度以及混凝土结构本身所具有的收缩应力进行确定。

同时，加强对温度应力与地下室长度之间的非线性关系的分析与研究工作。在设计过程中，采用“抗放兼施”的设计原则[1]。“抗放兼施”简单来讲就是在设计环节中，通过对混凝土超长结构进行满足条件的浇筑工作，以此保障混凝土结构在受到外力的作用下，不会发生超负荷变形，另一方面又不会对混凝土结构的内部造成更大的应力破坏。能够在地下室投入使用过程中，保障自身混凝土结构所承受的承载力在允许范围之内。在实际的设计工作中，通过混凝土自身搜能产生的各种应力，要比混凝土自身所能产生的最大约束应力，以此为基点所设计出的方案就可以视为最优方案。

（二）超长地下室结构的基本布置与设计

在进行地下室的结构设计工作中，结构设计对建筑质量具有直接的影响。通常采用两种设计方式对地下室结构进行设计工作，分别是无缝设计与“伸缩缝”设计。在实际的使用过程中，设计师要根据工程项目的整体情况，对上述两种设计方法合理分析，选择最优设计方法[2]。在地下室的结构设计中，需要对地下室的平面以及立面进行综合设计。同时，平面布置要遵循规则、整齐的原则。在立面设计中，可以采用无缝设计方式中的“抗”方法，并与设计理念中伸缩缝“放”原则相结合，从而达到地下室结构立面施工约束应力降低的目的。

另外，针对钢筋要合理布置。一般来讲，在地下室的结构设计工作中，大直径钢筋的应用并不普遍。在实际的应用环节中，使用小直径钢筋，并加大钢筋之间的密度，同时缩短排布间的距离。需要注意的是，在超长地下室结构设计中，要对其受力处以及结构的变截面等方面进行增加排布设计环节，从而对地下室结构起到加固作用[3]。在设计过程中，合理选择混凝土类型，避免使用高强度的混凝土，可以选择60d或者是90d强度等级的中低强混凝土，并在混凝土配置过程中，加入适量的膨胀剂，对混凝土结构内部的应力进行中和作用。

二、超长地下室结构中的常见问题与解决措施

（一）不均匀沉降问题的解决方法

1.在裙房与塔楼两种类型的建筑物之间，设置沉降缝，以此让各个部分的进行自由沉降，避免相互干扰，从而杜绝因不均匀沉降所产生的内力作用对建筑物的破坏。这就是“放”原则。

2.在裙楼以及塔楼两种类型的建筑物直接按不使用沉降缝措施，而是对地基反力进行调整，从而减少不同区域的地基反力差，进而减少沉降差。这种方法叫做“变刚度调平”方法，例如在裙房区域利用天然地基，而在主楼区域采用复合地基以及桩基。并且在裙楼以及塔楼采用不同的建筑基础形式，主楼结构中采用筏基或者是箱基，在裙房建筑形式中利用独立基础以及条形基础[4]。塔楼建筑采用加密桩或是长桩，裙楼采用短桩或者是疏桩。

3.针对沉降差采取设计沉降后浇带的设置原则。在设计过程中，将主楼、裙房以及地下室在结构上和基础设计上合为一体，在施工过程中，利用沉降后浇带将上述部分暂时分离，在主楼完成最终沉降量的二分之一或者是四分之三的情况下，再利用微膨胀混凝土浇灌沉降后浇带，由此可以将高低层连成一体。设置沉降带的目的之一是降低主裙楼之间产生的沉降差，使主裙楼之间的差异沉降值控制在设计标准范围内。在进行大底盘高层建筑物的沉降分析中，可以分为两个阶段进行沉降后浇带的设置分析：在沉降后浇带封闭之前，依据沉降后浇带的设置位置，划分为一个分块独立建筑，对其各种因素之间的相互影响进行综合考虑[5]。

4.设计工作进行时，可以预先设定标高差。在经过有效的沉降计算之后，将主楼标高的设定值稍微提升，或者是将裙房以及纯地下室标高的数值降低，从而预留出两者的沉降差，最终使的实际标高值具有一致性。

（二）抗浮问题

在大型建筑的建造过程中，例如高层以及超高层建筑需要进行深基坑建设，因此，所涉及的地下水位就比较深。对于普通建筑物而言，其地下层数在1～2层的地下室结构就不存在抗浮问题。当地下室埋藏较深或者是建筑项目所处的地域水位比较浅时，就会出现裙房以及纯地下部分的抗浮就会不满足实际的使用要求，就需要在设计过程中加以防范。

1.在设计标准允许的情况下，对基坑坑底的设计标高进行合理设定，尽可能的提升其数值，从而间接降低抗浮设防水位，塔楼建筑的基础底板形式一般采用平板式筏板基础或是梁板式筏板基础。通常来讲，平板式筏板基础在重量上与梁板式筏板基础在填覆土重量上相比较，具有高度一致性，但是，梁板式基础要比平板式筏板基础在高度上更高。因此，在保障基顶标高保持稳定的情况下，后者的基础埋深要大于前者。通过上述方法，有效提升了抗浮水位，因此，可以采用平板式筏基经解决抗浮问题。

2.在设计过程中，可以采用提升地下室的层高方式，增加地下室的整体重量，这种方法可以有效解决地下室的抗浮问题。但是，在采用上述方法的同时，需要对地下结构对地基的承载力进行科学分析与研究，避免过重的地下结构危害建筑的整体结构安全。在进行主体结构地基承载力深度修正环节时，也可以采用早呢更加地下室层高，以此提升主体结构的有效预埋深度。

结语：

在高层以及超高层建筑物中，超长地下室结构能够极大方面居民在停车上的便捷性，从而节约城市土地资源，有利于提升土地利用价值。超长地下室的应用在很大程度上缓解了城市停车用地紧张的问题，也为建筑地下室的多元化功能表达提供了舞台。但是，在实际的应用过程中，超长地下室也会出现很多问题，例如不均匀沉降以及抗浮问题，危害着建筑整体结构安全，给予居民极大的安全威胁。因此，在建筑物的设计环节中，利用多种有效措施提升建筑物本身在应对地下室问题的性能，对于地下室的正常功能表达具有积极意义。

参考文献：

[1]高海宁.超长地下室外墙裂缝分析及控制[J].江苏建筑，2014，（4）：47-48，65.

[2]黄新刚.超长地下室结构设计若干技术问题研究[J].低温建筑技术，2010，32（5）：50-52.

[3]章耘芸，任绅祥.高层建筑超长地下室结构设计若干问题[J].魅力中国，2014，（10）：340-340.

[4]卢逢煦.超長地下室无缝设计要点分析[J].价值工程，2014，（17）：137-137，138.

[5]向国平.超长地下室结构设计分析[J].建筑工程技术与设计，2014，（17）：189-189.