關(guān)于建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討

戴瀛

摘要：為了提高土地利用率，在建筑工程設(shè)計時都會加入地下室的設(shè)計，這樣一來，便能夠提升空間利用率，地下室的用途較多，能夠為人們的生活提供較大便利。在建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計的合理性將關(guān)系著工程整體的安全性與使用價值，為此，需要確保地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，及時解決好設(shè)計中面臨的相關(guān)問題。本文將圍繞地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容展開討論，以期為業(yè)內(nèi)設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言：

地下空間的開發(fā)利用對于城市的建設(shè)發(fā)展具有積極影響，在建筑項目逐漸增加的形勢下，地下室也越來越多，這在一定程度上優(yōu)化了建筑的使用功能，提升了空間利用率。但由于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計與地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在較大區(qū)別，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜程度更高，因此，為了確保地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)探索有效的設(shè)計優(yōu)化策略，進(jìn)而保障地下室結(jié)構(gòu)的整體性能。

一、地下室結(jié)構(gòu)的組成

建筑地下室有很多的種類，按照不同的應(yīng)用方式以及不同的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建筑地下室也被劃分為不同的類別，就地下室本身所具有的功能來說，建筑地下室可以被分為普通地下室以及防空地下室量兩種。而根據(jù)頂板的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高度來說，建筑地下室可以被劃分為半地下室以及全地下室兩種。另外，依據(jù)地下室所采用的設(shè)計材料的不同，也會被區(qū)分為磚混結(jié)構(gòu)地下室以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下室兩種。

一般來說，地下室結(jié)構(gòu)通常由底板、頂板、外墻、采光井以及樓梯等多個部分構(gòu)成，頂板在進(jìn)行設(shè)計的時候，采用的材料通常為現(xiàn)澆頂板等，而頂板在設(shè)計的時候，一般需要被控制在合理的范圍內(nèi)，厚度值要通過首層荷載的具體情況來進(jìn)行求取。而底板要盡可能的設(shè)計在高于地下水位之上的地方，在沒有壓力阻礙的作用下，充分的考慮到地上建筑的設(shè)計情況，從而再針對地下室底板進(jìn)行設(shè)計。如果底板要設(shè)置在地下水位之上，那么就需要對地下水所具有的浮力進(jìn)行詳盡的計算，并且要采用相應(yīng)的措施來對底板的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行計算。

并且，要對地下室外墻厚度進(jìn)行科學(xué)控制，一般情況下，外墻厚度應(yīng)當(dāng)高于30cm。地下室需要具有通風(fēng)功能，為確保地下室環(huán)境保持干擾，現(xiàn)階段許多地下室都設(shè)置了門窗。其門窗與地面保持平齊，同時為了確保通風(fēng)順暢，還需要設(shè)置采光通風(fēng)井。這些采光通風(fēng)井在應(yīng)用的過程中，要想能夠具有良好的應(yīng)用效果，還需要在每個窗戶附近都設(shè)置相應(yīng)采光井。樓梯是連接地上建筑與地下建筑的主要通道，在設(shè)計的時候，無論地下室面積的大小，都要設(shè)置較為寬敞的樓梯，能夠容納較多的人同時通過，這樣是為了能夠在建筑出現(xiàn)危險的時候，人員可以迅速的通過地下室逃脫。

二、現(xiàn)代建筑地下室的頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1、地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計

地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要綜合考慮防火、使用功能、人防要求及管道、坑道、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過設(shè)計規(guī)定的長度時，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因為設(shè)置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。

對于相關(guān)設(shè)計人員而言，要實現(xiàn)不設(shè)變形縫的目的，不僅可以設(shè)置后澆帶，還可以應(yīng)用地下不設(shè)縫以及合理應(yīng)用混凝土外加劑等多種方法。如果地下室的長度超出限制，設(shè)置后澆帶并不能對其進(jìn)行有效解決，因此在開展設(shè)計工作過程中，能夠?qū)ζ矫孢M(jìn)行合理調(diào)整，做好地下室分割工作，通過較窄通道連接在一起，進(jìn)而充分滿足管道相連這一需求，在通道外設(shè)置變形縫比較有利，能夠在一定程度上減少接縫數(shù)量，還可以確保變形縫受力較小，對于補救工作較為便利。在設(shè)計結(jié)構(gòu)的時候，需要完成采光通風(fēng)井的設(shè)置，并且保證其合理性，如果所設(shè)計的位置不合適，必定會對地下室結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其穩(wěn)定性得不到有效保障。

2、地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

當(dāng)前城市中的建筑形式均以高層建筑為主，高層建筑主要是受到水平荷載力的影響，而建筑地下室結(jié)構(gòu)也會受到這種力的影響，但是建筑地下室結(jié)構(gòu)與地上建筑結(jié)構(gòu)不同的是，建筑地下室結(jié)構(gòu)除了會受到水平荷載力的影響，同時還會受到外側(cè)土壓力的影響，而兩種力互相作用，能夠在一定程度上使得建筑地下室結(jié)構(gòu)所受到的水平荷載力將低。在建筑遭受到地震以及大風(fēng)影響的時候，建筑地下室結(jié)構(gòu)外側(cè)土所產(chǎn)生的力會將一些地震以及大風(fēng)傳送的力抵消一部分，從而使得建筑地下室結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)定和牢固。

設(shè)計建筑地下室結(jié)構(gòu)的過程中，在對靜止土的壓力系數(shù)、橫向荷載以及豎向荷載進(jìn)行詳盡分析之后，可以得出在設(shè)計過程中，不需要對豎向荷載作用力進(jìn)行考慮，只需要根據(jù)橫向荷載力來進(jìn)行配筋設(shè)計。配筋的設(shè)計需要充分的考慮到靜止土壓力值，根據(jù)靜止土壓力值來對配筋選定方案進(jìn)行制定，由于很多的建筑地下室結(jié)構(gòu)均是采用的混凝土進(jìn)行設(shè)計，所以，建筑地下室常常會出現(xiàn)裂縫問題，而為了能夠減少該問題的出現(xiàn)，就需要著呢對外墻進(jìn)行合理的計算和設(shè)計，從而達(dá)到控制裂縫的目的。同時，也可以在建筑地下室的外墻上進(jìn)行后澆帶的設(shè)計，并利用混凝土膨脹劑來對裂縫進(jìn)行防治，有效的改善混凝土地下室的裂縫問題。

3、地下室的抗?jié)B、抗浮性能設(shè)計

建筑在使用過程中，除了可能遭遇地震發(fā)生的情況外，也可能遭遇大雨和水分下滲的情況，因此，對于建筑地下室的抗?jié)B、抗浮設(shè)計也是非常重要的，同時保證建筑整體質(zhì)量和安全性的重要內(nèi)容。具體來說，應(yīng)當(dāng)采取以下措施來提高建筑地下室的抗?jié)B、抗浮性能：在相關(guān)建筑設(shè)計條件允許的情況下，適當(dāng)提高建筑基坑底部的設(shè)計高度，這樣可以在一定程度上起到抗浮、抗?jié)B作用；盡量應(yīng)用無梁樓蓋和寬扁梁進(jìn)行施工，寬扁梁和無梁樓蓋的應(yīng)用，可以有效地降低地下室部分的高度，降低抗浮水位，增加建筑的抗浮、抗?jié)B性能；增加地下室部分的重量，可以采用基板加載、邊墻加載和頂板加載的辦法，這種方式相對容易實現(xiàn)，在施工過程中的應(yīng)用也非常簡單、方便；設(shè)計抗拔樁，這種方法的應(yīng)用非常常見，效果也非常好，最好使抗拔樁嵌入到堅硬的地下巖石層中，并對抗拔樁進(jìn)行灌漿處理，使抗拔樁更加穩(wěn)固，增加地下室的抗?jié)B、抗浮性能。

4、地下室抗震設(shè)計

在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計所占地位不可忽視，對于整個工程抗震性能都有較大影響。在設(shè)計完成施工圖之后進(jìn)入會審階段，此時必須嚴(yán)格要求，做好埋深處理，將地下室墻柱以及上部結(jié)構(gòu)墻柱之間的協(xié)調(diào)性加強(qiáng)，同時科學(xué)合理應(yīng)用相關(guān)手段與方法，保證地下室頂板內(nèi)板面與外板面標(biāo)高發(fā)展為錯層。將梁板結(jié)構(gòu)應(yīng)用于上部結(jié)構(gòu)頂樓蓋，同時針對地下室樓層以及底板，做好計算。

5、地下室的防水設(shè)計

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中防水設(shè)計屬于一項關(guān)鍵設(shè)計內(nèi)容，在設(shè)計初期階段，應(yīng)當(dāng)深入現(xiàn)場進(jìn)行考察，掌握施工區(qū)域的氣象環(huán)境情況，綜合分析降雨量等水量因素情況，隨后結(jié)合具體性質(zhì)確定最終的防水等級與防水層數(shù)情況，防水材料選擇階段，應(yīng)當(dāng)注重材料性能選擇，確保選擇性能好、經(jīng)濟(jì)型材料，防止因材料失效而導(dǎo)致的防水失效情況發(fā)生。除此之外，還應(yīng)當(dāng)選擇防水混凝土增強(qiáng)其防水性能，合理設(shè)置混凝土壁厚度，進(jìn)而優(yōu)化地下室防水設(shè)計效果。

結(jié)語：

地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計包含的內(nèi)容較多，實際設(shè)計時各方面要素都需要進(jìn)行考慮，這樣才能確保建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體效果。新時期的建筑工程要求越來越嚴(yán)格，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計也要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，設(shè)計者要做好技術(shù)層面的嚴(yán)格把關(guān)，最大程度上優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使地下室的功能正常發(fā)揮。

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（作者單位：重慶鋼鐵集團(tuán)設(shè)計院有限公司）