地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

包小波

[摘要]地下室是現(xiàn)代建筑的重要構(gòu)成部分，地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，建筑質(zhì)量是否達標，對建筑整體的性能影響頗大。因此，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程在設(shè)計過程中，乃至整個建設(shè)過程中都不容忽視的，科學(xué)合理的地下室設(shè)計是建筑整體質(zhì)量的重要衡量指標。本文將簡述建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，并就建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容進行簡要探討總結(jié)，希望對建筑設(shè)計工作者的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程具有一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]建筑行業(yè)；地下室；結(jié)構(gòu)；設(shè)計

就目前現(xiàn)代建筑的設(shè)計情況來看，一般情況下，較高的現(xiàn)代建筑都有地下室的相關(guān)設(shè)計，并且隨著建筑工程施工技術(shù)和市場需求規(guī)模的不斷發(fā)展，現(xiàn)代建筑的地下室層數(shù)也不僅僅局限于一層，建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，多層的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸順應(yīng)時代的需求，逐漸成長為現(xiàn)代建筑設(shè)計中不可或缺的重要內(nèi)容，同時也是在建筑設(shè)計中難度較大的內(nèi)容。建筑工程中地下室的設(shè)計直接關(guān)系到高層建筑的結(jié)構(gòu)合理性、安全性，一旦此環(huán)節(jié)出現(xiàn)不合理的地方，很容易造成大的安全隱患，因此，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)該得到充分的重視。本文將圍繞地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計這一主題展開，希望對提高現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、科學(xué)性、實用性有所幫助。

1現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

近幾年是我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展的重要階段，隨著房地產(chǎn)市場的不斷擴大，我國的建筑物占地面積逐漸加大，但是由于土地資源的有限性，越來越多的建筑企業(yè)開始重視地下室的建設(shè)。現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計特點如下。

（1）地下室功能多元化?，F(xiàn)代建筑地下室的主要用途包括：停車場、人防以及大型的地下購物中心甚至廉租房，而不是僅局限于早期的雜物儲存。

（2）設(shè)計難度大、專業(yè)性強。由于現(xiàn)代房地產(chǎn)市場需求的多元化發(fā)展，建筑產(chǎn)品的設(shè)計要在滿足基本需求，保證建筑結(jié)構(gòu)合理性和安全性的同時，不斷加強設(shè)計藝術(shù)感，因此，現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)存在設(shè)計難度較大，設(shè)計專業(yè)性強，客戶設(shè)計標準較高等特點。

2建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容

建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容應(yīng)該掌握四大設(shè)計要點，分別針對地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計、外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震設(shè)計以及抗浮防滲設(shè)計。

2.1現(xiàn)代建筑地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑地下室的頂板，位于地下室和建筑上層之間，有連接上層建筑與地下室的作用。其質(zhì)量是否達標、性能是否合格直接關(guān)系到建筑物的整體功能是否協(xié)調(diào)。因此，對于現(xiàn)代建筑地下室頂板的設(shè)計應(yīng)當給予足夠的重視。在地下室頂板結(jié)構(gòu)的設(shè)計中需要考慮的要素主要是銜接性、承載或負荷能力以及抗震性能等。當然這一切的設(shè)計基礎(chǔ)應(yīng)當建立于已經(jīng)充分考慮了設(shè)備管線高度和土層保護的情況下。

設(shè)計地下室頂板結(jié)構(gòu)時，其承載力的計算應(yīng)該是重要也是難度最高的考慮因素，承載力數(shù)值的計算應(yīng)該充分考慮到，建筑物所處的地理位置環(huán)境、上層建筑樓層的高度、建筑的功能等方面。對于有些建筑的使用范圍和功能的特別需求，其地下室頂板的設(shè)計還需要考慮其他特定因素。比如，地下室園林景觀要考慮覆土條件、附屬設(shè)施以及道路規(guī)劃等；地下室人防要注意防爆性；大型商場或購物中心需要考慮承載力極限以及防震性能等?？傊蓄A(yù)見性的計算當意外發(fā)生時，如何讓建筑地下室頂板設(shè)計能夠起到穩(wěn)定建筑整體的作用。地下室頂板的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅要求設(shè)計者全面了解建筑物實際情況及影響因素，還要求通過精確的荷載計算以及核準結(jié)果，在嚴密的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行設(shè)計，一旦設(shè)計者考慮不充分就有可能造成設(shè)計漏洞，后果不堪設(shè)想。

2.2現(xiàn)代建筑地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)代建筑地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮因素包括墻體的水平和豎向荷載能力、靜止時土的壓力系數(shù)以及外墻配筋等。

（1）水平及豎向荷載能力。水平荷載能力分為地面負載和人防負載兩方面，而豎向負載包括外墻自身重量負荷以及承重，其實際設(shè)計中使用計算方法是彎矩調(diào)幅結(jié)合負載分項系數(shù)，必要時按照多跨連續(xù)計算，在計算過程中要注意彎矩保持一致，并保證底板的抗挖能力高于側(cè)壁；

（2）靜止時土的壓力系數(shù)。通過專業(yè)的靜止時土的壓力實驗?zāi)軌虻玫届o止時土的壓力系數(shù)，一般情況下沙土的壓力控制范圍應(yīng)當保證在0.34～0.45，黏性土的壓力控制范圍應(yīng)該在0.5～0.7之間；

（3）外墻配筋。一般方法是直接根據(jù)外壁尺寸計算，或者利用雙向板計算外墻配筋，用單向板計算其他墻體配筋，此外，適當在外墻增加配筋。

2.3現(xiàn)代建筑地下室抗震性能設(shè)計

現(xiàn)代建筑在設(shè)計中，尤其是在地震多發(fā)地區(qū)的建筑設(shè)計中，抗震性能是主要的設(shè)計考慮因素之一，即使在地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震性能也是其中重要考慮因素。整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時的抗震性能設(shè)計是否合理，直接影響整體抗震性能。在地下室抗震設(shè)計中需要參考的重要數(shù)據(jù)中，應(yīng)當包括地下室水平地震作用的計算、內(nèi)里設(shè)計值、抗震級數(shù)、整體框架承壓力等多方面數(shù)據(jù)，在實際的運用中，有必要嚴格按照抗震建筑標準進行設(shè)計，并相應(yīng)的提升抗震級別。具體設(shè)計要點如下。（1）加強剪切比剛度控制，保證轉(zhuǎn)換層剪切比剛度比值等于1，以保持地震時墻體的彈性狀態(tài)良好；（2）設(shè)計轉(zhuǎn)換墻時，至少每兩層做一次剪力墻的底部加強；（3）提高剪力墻的延性，適當提升外墻配筋，增加角部型鋼；（4）提升框支柱延性和變形能力；（5）利用箱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層降低轉(zhuǎn)換層位置高度；（6）增強框支層承載性能和提升剛強度，保持強震狀態(tài)下的彈性。

2.4現(xiàn)代建筑地下室抗浮防滲設(shè)計

房屋建筑在使用過程中，除了要考慮到地震這樣的突發(fā)性強震的防范之外，還要考慮到大雨和水分下滲這樣常見但是容易忽視的情況。因此，對于建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，抗?jié)B、抗浮設(shè)計同樣至關(guān)重要。（1）在符合建筑設(shè)計相關(guān)規(guī)定條件下，合理提高基坑底部高度，一定程度上具有抗浮、抗?jié)B功能；（2）增加使用無梁樓蓋和寬扁梁進行施工，這樣可以有效降低地下室的位置高度，有利于降低抗浮水位，增強建筑的抗浮、抗?jié)B性能；（3）通過基板加載、頂板加載以及邊墻加載的辦法，增加地下室部分的重量，從而達到抗浮、抗?jié)B的設(shè)計目的，并且此方法操作非常簡單、方便，容易實現(xiàn)；（4）設(shè)計抗拔樁是抗浮、抗?jié)B設(shè)計中常用的方法，需要注意的是只有當抗拔樁嵌入到堅硬的地下巖石層中，并且達到一定深度時，再對抗拔樁進行灌漿處理，抗拔樁將會更加牢固，穩(wěn)定，抗浮、抗?jié)B性能也大大增加；（5）利用微膨脹劑補償收縮混凝土，可以有效彌補裂縫。

3結(jié)語

地下室設(shè)計可以根據(jù)不同的市場需求增減功能區(qū)，但是最基本的原則卻是科學(xué)、合理，因為任何一項改變都會對建筑整體質(zhì)量造成影響，任何的建筑設(shè)計都不只是天馬行空的想象。因此，建筑設(shè)計師進行地下室設(shè)計時必須遵循建筑基本原理，不違背自然規(guī)律，抓住要點，在保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的同時，提升設(shè)計水平。