高层建筑地下室结构设计常见问题分析

宋文景 赵永梅

滨州市规划设计研究院 山东 滨州 256600

地下室结构设计对整个高层建筑工程有着重要影响，其设计水平直接影响了地下设施的使用功能和安全性。在进行高层建筑设计过程中，如果结构设计不符合标准，就会出现抗浮、沉降、墙体裂缝等问题。因此，为了能够全面保障地下室结构设计质量，我们必须要不断加强地下室结构设计工作，为后续地下室施工奠定坚实的基础。

1 确定地下室层高

确定地下室层高是一项非常重要的工作，层高在很大程度上都会影响地下室设计质量，其主要包括基础维护设计、抗浮设计等方面。针对地下室层高设计来说，可以从以下几点措施加强层高设计：第一，需要采用合理的施工措施来降低地下室上层顶板的覆盖厚度。在顶板覆土厚度确定中，需要考虑两个方面，一方面是加强给排水专业雨污水管道铺设，另一方面是景观植被种植要求。第二，加强对结构梁高的控制，综合多方因素，需要合理设置消防管道，这样做可以降低2m地下室层高。通风管需要沿着车位内侧或墙角进行布设，从而提高管道净高[1]。

2 变形缝和后浇带

为适应环境温度变化、混凝土收缩、结构不均匀沉降等因素影响，在高层建筑设计过程中，在梁、板（包括基础底板）、墙等结构中预留的具有一定宽度且经过一定时间后再浇筑的混凝土带。较为常见的变形缝主要包括：伸缩缝、沉降缝、防震缝。因此，在混凝土浇筑时需要在基础板、墙、梁相应位置设留临时施工缝，也就是将地下室结构主体分为若干段，这样能够保障各个部分沉降的均匀性，避免因各个位置的沉降存在较大差异而造成开裂破坏。此外，在高层建筑地下室结构设计来说，防水设计非常重要，但变形缝却不利于防水工作，一旦施工不当会导致地下水渗漏问题。所以，可以对可能出现变形缝的位置设置后浇带，通常在混凝土主体完全凝固够在对缝隙进行浇筑，后浇带的砼配制及强度，原砼等级提高一级的补偿收缩混凝土浇筑，保证后浇带位置的强度[2]。

3 抗浮问题分析

3.1 设置抗浮设防水位

在对抗浮设防水位设置过程中，需要遵循以下几点原则：第一，如果地下室对防水性有较高的要求，需要取历史水位最高值；第二，如果地下室结构对防水性没有特殊要求，则可以采用近五年最高水位或者施工中实测水位。通过分析地下室结构施工案例，将抗浮性设置在近五年最高水位和历史最高水位更加保守。这就要求施工企业能够委托专业机构对抗浮设防水位进行精准设置，保持在较高的水平上。

3.2 抗浮设防水位设计

如果具有长期水位观测资料时，抗浮设防水位可以按照资料中的地下水测最高水位以及工程物运期间地下水位变化规律来确定。如果没有数据信息作为支持，可以按照勘察阶段最高稳定水位，并结合地下补给水、地形地貌特点、排泄条件等因素确定。在南方滨海、滨江地区，抗浮设防水位可以参考地下室外地坪标高。如果施工场地具有承压水和潜水有力水联系时，需要考虑承压水位以及对抗浮设防水位的影响。如果是在施工时设计抗浮设防时，可以按照一个水文年最高水位确定。

通常情况，采用无梁楼盖和宽扁梁是不错的方法。在应用宽扁梁过程中，其截面高度的跨度通常在3-6%范围内，合理应用宽扁梁，能够有效降低层高和设防水位。在对地下室西边设计过程中，一层顶部有较厚的覆土，从而加大了地下室结构荷载，因此，宽扁梁的高度应控制在600mm左右，并保证跨度在标准范围内，如果不应用宽扁梁，则最小截面高度应在700mm左右，可见采用宽扁梁的作用。

3.3 地下室自重问题

通过增加底板厚度、覆土厚度以及顶面采用重量大的物料，这样可以增加地下室基础的稳定性，并同时也能够减少浮力的影响，保证水位高度符合实际标准。也可以通过增加顶板厚度，该方式能够在不改变坑底实际标高的前提下，增加基础重量，提高稳定性，应用厚板后，能够取消大板块和顶板间的次梁，这不仅能够方便其他专业的利用程度，同时也简化了施工工序。但是，该施工方法存在一定的漏洞，包括框架梁负荷等，由于板厚度毕竟有限，因此其解决性能也存在着局限性。

3.4 增设抗浮桩

虽然增设抗浮桩能够有效控制浮力，但是在实际应用中依然存在一定的缺陷。从荷载能力角度分析，由于设防水位需要参考过去的水位数值，存在一定的理论性，因此，采用抗浮桩无法精确的控制水位。因此，抗浮桩可以起到抗压桩的作用，控制地下室沉降问题，但是通常会加大局部沉降差，需要在下沉的一侧多设计一个抗浮桩。此外，在增设抗浮桩过程中，配筋工作需要对地下水压力进行平衡，这样就能够提高底板的抗浮性能。并且，如果地下水位长时间稳定在较高水平，则能够更好发挥抗浮桩的积极作用[3]。

4 沉降问题分析

4.1 人工处理地基

在基础地基的承载能力满足设计要求基础上（CFG 桩+后浇带），即可开展项目施工。在施工过程中很容易造成主体结构出现沉降问题，因此需要在产生沉降差时采用后浇带进行处理。这样不仅能够降低地基施工量，同时也能够降低施工成本与建设周期。但是，由于后浇带施工封顶后，需要在30～60天内进行封闭，从而延长了基坑实际降水时间，提高了降水费用。并且施工中无法保障后浇带施工质量，同时还需要在后浇带位置加大大底板尺度。由于是后浇带形成，因此地下室结构主体无法处理后浇带问题。

此外，在地基实际承载力能够满足设计要求的前提下，需要严格控制沉降程度，通过设置CFG桩与CFG 桩+后浇带的形式恰好相反。该方法能够有效避免沉降后浇带的影响。但是该种方法经济性相对较差。

4.2 基于计算方法

通过建筑工程实际清情况对地下室结构沉降量进行精准计算，可以采用以下两种方法：第一，在对主体结构沉降计算过程中，需要认识到基础性的补偿作用；第二，由于基坑开挖工作完毕后，地下室坑底会产生一定的反弹作用，这样即可计算出回弹再压缩的变形量。

5 结束语

综上所述，高层建筑作为当今建筑工程的主流形式，加强地下室结构设计工作能够有效保障高层建筑的整体质量。本文重点探究了确定地下室高层、变形缝与后浇带、抗浮问题、下沉问题等，旨在全面保障地下室结构设计质量。