建筑工程地下室结构设计探讨与分析

王立梅

(安徽省城建设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥230000)

0 引言

在信息化时代背景下，随着物质生活水平的提高，人们对地下室的空间、人流、功能等方面提出了更高的要求。设计人员需要保证结构设计的效用，才能够提升整体建筑的设计质量[1]。因此，需要明确建筑工程地下室结构设计的重点及难点，对其进行突破，使得工程设计关键点得以达成。

1 建筑工程地下室常见类型与功能

地下室属于建筑工程较为常见的结构类型之一，其按照应用功能的差异与埋深的差异，可以分为3种应用形式，即半地下室、全地下室、人防地下室。在地下室结构设计过程中，需要按照相关规划标准，设定符合需求的层数。地下室区域净高要避免小于2.2 m，层高避免小于3.6 m，确保其能够在建筑工程中发挥重要作用。地下室的实际功能在建筑工程中可以设置为停车场或大功率设备房间等，包括风机、配电、消防泵等。除此，地下室还具有隐蔽特性，因此，我国一部分城市在规划过程中，对建筑工程提出了强制划分一定比例地下室面积的要求，确保未来城市功能与居民安保需求得到充分满足。

2 地下室结构设计

2.1 地下室平面结构设计

地下室平面结构设计主要是由建筑设备环境设计、建筑使用功能设计、建筑用地设计等方面组成[2]。将地下室平面结构设计重点放在规范大小、功能定位、层数设计等环节。根据地理位置情况设计专业性防火、排水区域，以平面结构设计综合分析作为核心，将结构底板和顶板都转化为平板或斜板，并与平面结构设计做对比，确保地下室设计更符合使用要求。如果地下室是建造在山地居多的环境，受到地形等方面影响，设计师可采用高地为平台的建设模式，将地下室结构设计成变阶平板或整体大斜坡形式，这样不但能节省建设成本和资源，还能减少工程施工工期，实现节材、节能等的环保经济要求。

2.2 地下室抗震性能设计

对于现代建筑物，需要在设计阶段重视项目整体抗震能力，尤其是作为建筑物设计重点的地下室，更要关注抗震质量。其是否具备稳定抗震能力，对于建筑物整体结构稳定性起到重要作用[3]。所以，要保证地下室结构拥有符合国家抗震规范相应抗震级别。可是，针对部分高层建筑，其地下室却并不能全部以国家抗震规范确定抗震级别，这就要通过嵌固端位置对地下室抗震能力进行确定。例如建筑嵌固端位于地下室顶端位置，地下室一层会拥有与上部结构同样抗震等级，而一层以下则会是以递减方式下降抗震等级，并降低相应抗震措施。所以，需要在设计阶段，针对建筑整体抗震展开详细验算，也要做好多种抗震设计。例如提高顶板厚度、配筋率等，从而提升地下室的顶板抗震性能和抗震等级。而且，在设计时要保证地下室上部结构的竖向受力构件拥有一致性，保证其获得完整连接设计，通过构件相连接，提升建筑整体抗震能力。而且，设计人员也需要考虑到后续建筑施工、投入应用的环境影响等多方面因素，综合考量抗震设计，对各方面内容做好权衡，从而提升地下室抗震能力，提高建筑物整体抗震水平[4]。

2.3 地下室渗透性能设计

在建筑物正式投入应用后，需要在自然天气影响下保持良好使用状态，才能真正证明施工可靠性。所以，在施工时需要额外重视雨水侵蚀。一旦建筑物建设质量不佳，或者设计存在缺陷，极容易造成构件在雨季发生渗透现象，会降低建筑物安全性，减少工程项目可靠性。所以，设计人员需要在设计地下室结构时，强化地下室抗渗透性能，避免在下雨时在该处发生雨水渗透。可以通过提升建筑基坑底部高度方式，提升建筑物抗渗能力。也可以通过宽扁梁或是无梁盖楼方式优化地下室抗渗能力，也可以有效节省地下室层高，提高建筑物整体设计质量。

2.4 地下室结构超长情况处理

在地下室建造过程中，经常会出现地下室结构设计超长状况，一般来说，地下室结构超出40 m比较常见，但是在对其进行处理的过程中，对提升地下室质量存在很大影响，很容易增加地下室的漏水系数，部分地下室受到环境因素影响，产生巨大的约束力和压缩力，很有可能在地下室表面出现裂缝现象。通常设计师要对地下室受到的温度与湿度影响进行分析，采用增设后浇带方式或者在混凝土中添加一定膨胀剂，做好混凝土的养护工作，从而提高钢筋混凝土的抗拉能力，避免地下室结构出现裂缝，提高建筑地下室整体质量[5]。

2.5 地下室顶板结构区域设计

顶板结构主要指与上层建筑相连接的基础部分，其设计质量会直接影响地下室使用安全性。因此，在设计过程中需要对相关管线的高度情况进行分析，确保土层的实际厚度能够满足顶板处需求。同时，还应当结合实际承载状态进行检查，保证地下室顶板结构能够维持稳定状态，避免出现裂缝或坍塌等负面问题。在部分情况下，建筑结构可能会遇到爆炸、地震等严峻挑战，因此设计团队需要在规划顶板结构的过程中，采取针对性防范措施，尽可能提高地下室顶板结构的稳定性，使其能够直面大部分严峻挑战，为未来进一步应用提供理想条件。

2.6 地下室外墙结构设计

地下室外墙结构设计一般有2种计算模式：单向板和四边支撑计算。单纯的大底盘地下室外墙多采用单向板模型计算，根据地下室顶、底板厚度初步确定采用铰接或者固结的计算模型。而剪力墙结构的主楼范围内地下室，房间开间通常不大，且平面外有剪力墙支撑，地下室外墙一般采用四边支撑的计算模型计算。地下室外墙要承受竖直和水平方两个方向的荷载。竖向荷载主要包括墙体自重、墙体上部荷载、地下室顶板自重以及顶板传递过来的竖向荷载。水平荷载主要包括地下室外侧水和土压力荷载、地下室外上部地面的活荷载，以及当有人防设计时，根据人防等级确定的人防荷载。在建筑工程具体设计过程中，可根据地质情况和实际的支撑条件作出不同计算模型选择并对地下室外墙进行配筋计算。带扶壁柱外墙的配筋，可以地下室结构的整体电算为基础，对扶壁柱的配筋情况进行分析。同时，外墙设计时应对顶、底板标高等的改变加以关注。车道处外墙应根据对应的顶、底板的标高及板厚等支撑条件变化的情况另行具体的研究和设计，确保墙体满足设计和使用要求。

3 结语

随着我国社会经济不断发展，在信息化时代背景下，建筑工程迎来巨大的发展空间，建筑设计和建筑施工技术作为建筑工程中重要的因素，在地下室建筑中发挥着极其重要的作用。建筑地下室结构设计对科学性、合理性等因素要求较高，这些问题会直接对地下室整体性能造成严重影响。因此在建筑地下室设计过程中，设计师应该从多方面考虑外在因素对地下室的影响，通过合理技术手段，优化设计方式和施工方式，从而提高地下室整体质量。