房屋建筑工程地下室结构的设计分析

岳磊

摘    要：随着建筑技术的不断发展与创新，地下室的结构正朝着复杂化的方向发展，承受的荷载也逐渐增多。因此，积极对建筑工程地下室结构设计进行分析与探讨，可以有效的加快建筑工程技术的发展，对于我国建筑行业的发展也有帮助作用。

关键词：建筑工程;地下室结构;设计要点

1  引言

随着社会的发展和城市化的不断推进，城市土地资源日益紧缺面对土地资源紧缺问题，刚开始是通过高层建筑在一定程度上缓解土地问题，但随着科技的发展，人们采用地下室建筑来缓解用地紧张问题地下室的发展，使得地下的空间得到更充分的利用，现在大部分的高层建筑，一般都会有地下室、地下停车场等地下基础设施，但地下室的建设，也需要较高的技术含量，同时由于其涉及的工种比较多，施工也较为复杂，所以容易出现一些质量问题，这就要着重于地下室的结构设计，尽量避免问题的发生以及能够及时解决。

2  地下室结构设计的难点

高层民用建筑的地下室结构设计涉及到了多个专业的内容，如使用功能、防火、人防、排水、抗道、采光以及通风等，因此在具体设计的过程中，必须充分考虑好各个专业之问的协调配合。同时，在具备大底盘地下室的高层建筑群体中，抗浮问题虽然不存在于使用阶段的塔楼部分，但是却普遍出现在裙房或是地下室部分。结合我国现阶段高层民用建筑设计施工的现状来看，对洪水期的关注力度较小，同时在地下室抗浮设计中只考虑正常使用的极限状态，很容易出现抗浮力不足导致施工过程中出现破坏的情况。此外，防水工程也是地下室结构设计的关键一环，涉及到了施工、选材多方面的影响因素，基于其复杂性和系统性，也成为地下室结构设计的难点之一。

3  房屋建筑工程地下室结构的设计要点

3.1  荷载设计分析

地下室结构荷载主要由人防因素的核爆动荷载等效的静荷载、水土压力、上部建筑和地下室自重等几个方面构成，不同地下室结构的不同部位所承受的荷载组合也存在一定的差异，在具体设计中，设计人员应该对结构特点进行分析，严格按照荷载的组合规范开展工作。高层民用建筑地下室不同部位参与结合的荷载主要包括以下方面：①顶板。顶板静荷载和核爆动荷载等效静荷载的标准值;②侧墙。横向承受水和土得压力以及水平动荷载标准值，竖向包括核爆动荷载等效静荷载标准值和顶板静荷载标准值;③内承重墙。上述建筑物和自身重量标准值、顶板核爆动荷载等效静荷载标准值以及静荷载标准值;④基础。主要承受其上述建筑物和墙身自重的标准值，顶板静荷载标准值，顶板传输的核爆动荷载等效静荷载的标准值。

3.2  顶板设计

一般情况下，高层民用建筑地下室顶板的厚度不易小于160mm。如果是人防地下室的的顶板厚度，则应该满足人防要求的相关标准。

当塔楼的嵌固为地下室顶板时，为了保障高层民用建筑的结构上部得到有效的约束，必须使约束支座地下室顶板的刚度达到规定要求，保障混凝土的强度、楼板的厚度以及楼层侧向刚度达到相应的规范要求，同时，地下室层数最好超过两层，且地下室楼层的顶楼盖上需要使用梁板结构。顶板配筋率不宜小于0. 25%，由此可见，高层民用建筑地下室层数、基础埋深均受到上述因素的影響。此外，在进行地下室顶板或是楼层结构计算时，应从上往下算至符合嵌固端要求层为止，顶板不满足时应算至基础顶面，剪力墙底部加强区则需要从地面向上计算层数。

3.3  地下室外墙设计

地下室外墙是地下室的重要组成部分，其主要功能是挡土、抗渗以及将地下室围护成一个封闭的空问，因此必须保障设计的质量。作用在地下室外墙的荷载有侧压力、侧向土压力、地下水压力，对人防地下室还存在水平人防等效静载，而竖向荷载有上部建筑及地下室结构的楼盖传重及墙体自重等。地下室外墙一般存在上部结构延伸下来的柱、剪力墙等竖向构件，也会有本身地下室结构需要布置的柱，还有可能存在钢筋混凝土内墙与外墙垂直相交。因此，准确选择外墙计算简图是外墙设计的重点。有些设计人员在外墙计算时，带扶壁柱的，不区分扶壁柱大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。因此我们建议：除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如高层建筑外框架柱之间）外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载（轴力）较小的外墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强，这样计算简图才符合结构的实际工作情况。注意与人防墙共用的地下室外墙配筋出满足正常设计情况下，还应满足人防设计的构造要求，此情况可跟人防结构设计师沟通协调。

3.4  基础底板设计

底板是高层民用建筑地下室的基础部分，主要承受着上部结构、内承重墙以及挡土外墙等几个方面的荷载，并将荷载传递到地基，因此需要注意的是，地基的承载力必须满足设计的要求。若是将底板当做上部结构基础，通常采用平板式筏基或是梁板式筏基的设计形式。由于底板还需发挥出一定的防水抗渗作用，因此在选择材料时必须对材料的防水性能进行严格检查。在底板设计过程中，经常遇到以下几个方面的问题：首先，因面积和刚度不足导致地基承载能力达不到标准要求，引发不均匀沉降或是侧移等问题;其次，底板厚度不足导致渗水问题。基于此，在底板设计过程中必须进行严格精确的计算，并对其布置进行优化。

3.5  地下室抗浮设计

对地下室抗浮设计，地下水位以及地下水位的变幅是重要的影响因素。因此对于地下室结构，其抗浮设计应对恶劣极限状态进行考虑，例如洪涝及多雨时期等。如果缺乏对地下室结构施工以及洪水期的考虑，会导致地下室结构无法满足抗浮设计的要求，导致其结构出现损坏。由于地下室的形状不规则且面积较大，所以在一定程度上提升了抗浮设计的复杂性与困难程度，需要对其进行详尽的计算后方可得到科学合理的抗浮设计结果。与此同时，地下室抗浮主要是考虑在极限条件下，地下室基础底板低于地下水设计水位，从而在地下水与底板处形成浮力。当地下室自重小于浮力时，地下室结构会出现上浮。因此，从严格意义上来讲，地下室抗浮不仅是隆起基础底面土，尽管与其有所联系，但是基坑开挖阶段是基坑底面隆起的多发环节，其属于地基土变形的范畴。当地下室自重小于地下水浮力时，设计人员需要重点考虑地下室结构的抗浮设计。我国通常采用抗拔桩或抗拔锚杆来对地下室结构进行抗浮设计，并且为了防止基础上浮，通常将抗拔桩或抗拔锚杆嵌入基础底板。

4  结语

地下室的结构设计及对整个建筑物来说都是很重要的，所以我们要重视对地下室的设计和施工同时地下室的结构设计也较为麻烦，需要注意的结构设计有很多，这就需要，设计工程师遵循安全、科学、合理的建筑设计原则，综合各方面的考虑，结合具体的建筑设计标准要求对各项可能出现的问题进行预侧，并制定有效的解决措施，使得地下室建设工作能顺利进行，达到经济效益、社会效益和生态效益的统一。

参考文献：

[1] 徐霞.高层建筑地下室结构设计中常见问题分析[J].四川建材，2015（2）：57∽58.

[2] 汤稳阳.高层建筑地下室结构设计常见问题[J].低碳世界，2017（17）：172∽173.