高層民用建筑地下室結構設計分析

朱亮

摘 要 隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市高層建筑規(guī)模也隨之迅速擴大，人們對高層民用建筑也越來越關注，因為高層建筑在固定的單位面積上需要承受較大的壓力荷載，而地下室的質量和整個高層建筑的質量緊密關聯(lián)，高層民用建筑的地下室設計對于提高建筑質量有重要意義，所以對于地下室的結構設計有很高的要求。此外，完美的地下室結構設計能夠更好地滿足居民對于地下空間的需求，無論是在停車方面還是儲藏物品等方面都發(fā)揮著非常重要的作用。

關鍵詞 高層建筑;地下室;結構設計;外墻;底板

引言

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，建筑行業(yè)也取得了驕人的成績，人們不但關注建筑物的規(guī)模，還對建筑的品質提出了更高的要求。高層民用建筑的大力發(fā)展，已成為我國建筑工程建設中的重要組成部分，其工程品質必須予以高度重視，不容忽視。為滿足結構安全及建筑功能需求，高層民用建筑一般都會設有地下室，且地下室的層數(shù)有不斷增加的趨勢，因此，加強對建筑地下室結構設計的研究，便成為當前建筑行業(yè)發(fā)展中的重要課題之一。只有把握住建筑地下室結構的設計關鍵點，才能有效提升建筑地下室結構設計水平，獲取更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

1高層建筑地下室結構設計難點

和一般建筑工程結構設計相比，地下室結構設計要求相對較嚴，結構設計工作內容較為復雜，設計師在地下室結構規(guī)劃過程中，應對多種因素進行全面考量，如地下室功能用途、地下室消防通風、地下室民房要求、地下室設備線路等，保證地下室結構設計內容的全面性，設計方案實施的合理性。與此同時，設計師應對地下室常見滲水問題予以全面考量，做好地下室防潮、防洪設計工作，避免建筑工程因地下室防水設計不當而受到破壞，產生裂縫等問題。除此之外，地下室結構設計工作人員應對未來施工工作開展方便性、施工工作順利性予以考量[1]。

2高層民用建筑地下室結構設計中存在的問題

隨著高層民用建筑的不斷增多，地下室工程也越來越多，且對于高層民用建筑的安全穩(wěn)定性起著基礎性作用，為此做好地下室結構的設計對于提高建筑的整體穩(wěn)定性具有十分重要的意義。然而在實際設計施工中，由于地下室工程包含的專業(yè)較多，且地下室結構設計施工需要考慮的因素很多，地下室施工環(huán)境復雜，所以在設計上難度很大且需要花費大量的資金人力。一般而言，地下室結構設計應包含防水防火、基本功能、人防、裝備住房以及管路、地下水道、積水、進風、朝向等方面的設計，尤其對于大底盤地下室的高層民用建筑而言，還要做好抗浮抗震設計，一旦某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或沒有完全和設計標準相符，就會影響其他環(huán)節(jié)施工，影響整個地下室結構的安全穩(wěn)定性。

高層民用建筑地下室結構設計中存在的主要問題有以下幾點：

一是地下室層高在設計的時不夠科學。部分地下室設計的層高不適宜于地下室的結構形式，未以地下室的實際施工況為依據(jù)來制定層高設計方案。

二是高層民用建筑裙房的地下室抗浮設計考慮不足。帶有裙房的高層民用建筑中，高層部分雖然出現(xiàn)抗浮問題的概率不大，但裙房部分出現(xiàn)抗浮問題不容忽視。但部分工程設計人員在進行設計過程中往往會忽略了這一問題。

三是當?shù)叵率页L設置時裂縫問題突出。地下室超長設置時，并沒有采取有效的措施來解決其裂縫問題，也忽視了頂板設計，這直接影響了地下室的質量問題。

四是建筑地下室的計算尚不夠精確。主要問題在于設計的時候，忽視了荷載設計，縱向荷載和地震產生的力較難控制。在進行地下室外墻配筋計算的時候，所采用的計算方法較為落后，在計算上不夠準確，以致配筋容易出現(xiàn)不足或過于保守的狀況，不足時會會為埋下工程安全隱患，甚至會危及結構的整體安全;而過多則會造成材料的浪費，增加不必要的工程造價[2]。

3高層民用建筑地下室結構設計措施

（1）水平結構設計。在建筑工程地下室水平結構設計工作中，設計工作人員應對通風、防火、人防、公用設施、機房、管道、排水以及照明等專業(yè)設計內容進行全面考量。根據(jù)地下室施工需要解決的現(xiàn)存設計專業(yè)問題，以照明設計為例，地下室照明設計本身存在一定難度，設計師應保證地下室照明設計起到良好的照明效果，如在側墻位置進行額外光照附加設計，對無燈座外壁進行設置，就可以讓光照設備與地下室屋頂直接連接，進而讓地下室整體結構穩(wěn)定性得到保證，轉移外部因素對側墻、地板的影響，滿足整體建筑結構要求。

（2）防滲結構設計。在地下室結構設計工作中，設計師應對地下水位問題予以高度重視，做好建筑結構防滲設計工作。一般情況下，受地下水位影響，如果設計師存在防潮、防洪設計不足問題，引起地下室抗膨脹性不足、泄露嚴重，就會導致局部裂縫問題。在具體的設計工作中，設計師可采用主要防滲結構設計策略如下。首先，設計師可以有效使用補償收縮混凝土，通過在混凝土中加入少量膨脹劑，可以讓混凝土膨脹值、最終收縮值得到有效平衡，讓其差值不小于混凝土抗拉強度，以對混凝土裂縫起到控制作用。其次，設計師應明確膨脹劑所起到的膨脹應變效果無法讓混凝土早期收縮變形得到完全補償，因此，為保證收縮變形補償效果，設計師可以選擇使用混凝土連鑄連續(xù)施工，之后進行注入處理措施。和長期變形接頭施工技術相比，此技術應用具有一定的先進性。最后，設計師應在設計中考量利用混凝土材料提升鋼筋抗應變能力，如在側壁中添加水平施工內容，就可以讓混凝土表面層得以加固，在側壁方面，考慮到混凝土具有差異化膨脹系數(shù)，設計師可以在參數(shù)設置中間位置調整參數(shù)[3]。

（3）抗震結構設計。地下室抗震結構設計與建筑工程高度設計、整體強度具有密切聯(lián)系，如果地下室抗震水平不足，就會讓整體建筑工程結構安全性受到不利影響。通常情況下，設計師在地下室抗震結構設計工作中，首先應保證混凝土中墻柱匹配于底部墻柱。設計師可以對地下室頂板內外板高度進行合理調整，如果發(fā)現(xiàn)高度變化比梁高度要大，那么應采用一定措施開展處理工作，避免有誤差層產生。其次，在設計工作開展中，設計師應依照相關科學規(guī)定，對地下室頂層結構進行精準設計，并對頂部結構、梁結構構件予以科學利用，同時應注意地下室屋頂不能作為上部結構使用。最后，針對高架地板，設計師應完成向下計算靜態(tài)應力工作，確保整體設計可以讓地下室地面、建筑物抗震要求得到滿足。