建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計探討與分析

王立梅

(安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥230000)

0 引言

在信息化時代背景下，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對地下室的空間、人流、功能等方面提出了更高的要求。設(shè)計人員需要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的效用，才能夠提升整體建筑的設(shè)計質(zhì)量[1]。因此，需要明確建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點及難點，對其進行突破，使得工程設(shè)計關(guān)鍵點得以達成。

1 建筑工程地下室常見類型與功能

地下室屬于建筑工程較為常見的結(jié)構(gòu)類型之一，其按照應(yīng)用功能的差異與埋深的差異，可以分為3種應(yīng)用形式，即半地下室、全地下室、人防地下室。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要按照相關(guān)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定符合需求的層數(shù)。地下室區(qū)域凈高要避免小于2.2 m，層高避免小于3.6 m，確保其能夠在建筑工程中發(fā)揮重要作用。地下室的實際功能在建筑工程中可以設(shè)置為停車場或大功率設(shè)備房間等，包括風(fēng)機、配電、消防泵等。除此，地下室還具有隱蔽特性，因此，我國一部分城市在規(guī)劃過程中，對建筑工程提出了強制劃分一定比例地下室面積的要求，確保未來城市功能與居民安保需求得到充分滿足。

2 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計

地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是由建筑設(shè)備環(huán)境設(shè)計、建筑使用功能設(shè)計、建筑用地設(shè)計等方面組成[2]。將地下室平面結(jié)構(gòu)設(shè)計重點放在規(guī)范大小、功能定位、層數(shù)設(shè)計等環(huán)節(jié)。根據(jù)地理位置情況設(shè)計專業(yè)性防火、排水區(qū)域，以平面結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合分析作為核心，將結(jié)構(gòu)底板和頂板都轉(zhuǎn)化為平板或斜板，并與平面結(jié)構(gòu)設(shè)計做對比，確保地下室設(shè)計更符合使用要求。如果地下室是建造在山地居多的環(huán)境，受到地形等方面影響，設(shè)計師可采用高地為平臺的建設(shè)模式，將地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計成變階平板或整體大斜坡形式，這樣不但能節(jié)省建設(shè)成本和資源，還能減少工程施工工期，實現(xiàn)節(jié)材、節(jié)能等的環(huán)保經(jīng)濟要求。

2.2 地下室抗震性能設(shè)計

對于現(xiàn)代建筑物，需要在設(shè)計階段重視項目整體抗震能力，尤其是作為建筑物設(shè)計重點的地下室，更要關(guān)注抗震質(zhì)量。其是否具備穩(wěn)定抗震能力，對于建筑物整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起到重要作用[3]。所以，要保證地下室結(jié)構(gòu)擁有符合國家抗震規(guī)范相應(yīng)抗震級別?？墒?，針對部分高層建筑，其地下室卻并不能全部以國家抗震規(guī)范確定抗震級別，這就要通過嵌固端位置對地下室抗震能力進行確定。例如建筑嵌固端位于地下室頂端位置，地下室一層會擁有與上部結(jié)構(gòu)同樣抗震等級，而一層以下則會是以遞減方式下降抗震等級，并降低相應(yīng)抗震措施。所以，需要在設(shè)計階段，針對建筑整體抗震展開詳細驗算，也要做好多種抗震設(shè)計。例如提高頂板厚度、配筋率等，從而提升地下室的頂板抗震性能和抗震等級。而且，在設(shè)計時要保證地下室上部結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件擁有一致性，保證其獲得完整連接設(shè)計，通過構(gòu)件相連接，提升建筑整體抗震能力。而且，設(shè)計人員也需要考慮到后續(xù)建筑施工、投入應(yīng)用的環(huán)境影響等多方面因素，綜合考量抗震設(shè)計，對各方面內(nèi)容做好權(quán)衡，從而提升地下室抗震能力，提高建筑物整體抗震水平[4]。

2.3 地下室滲透性能設(shè)計

在建筑物正式投入應(yīng)用后，需要在自然天氣影響下保持良好使用狀態(tài)，才能真正證明施工可靠性。所以，在施工時需要額外重視雨水侵蝕。一旦建筑物建設(shè)質(zhì)量不佳，或者設(shè)計存在缺陷，極容易造成構(gòu)件在雨季發(fā)生滲透現(xiàn)象，會降低建筑物安全性，減少工程項目可靠性。所以，設(shè)計人員需要在設(shè)計地下室結(jié)構(gòu)時，強化地下室抗?jié)B透性能，避免在下雨時在該處發(fā)生雨水滲透?？梢酝ㄟ^提升建筑基坑底部高度方式，提升建筑物抗?jié)B能力。也可以通過寬扁梁或是無梁蓋樓方式優(yōu)化地下室抗?jié)B能力，也可以有效節(jié)省地下室層高，提高建筑物整體設(shè)計質(zhì)量。

2.4 地下室結(jié)構(gòu)超長情況處理

在地下室建造過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計超長狀況，一般來說，地下室結(jié)構(gòu)超出40 m比較常見，但是在對其進行處理的過程中，對提升地下室質(zhì)量存在很大影響，很容易增加地下室的漏水系數(shù)，部分地下室受到環(huán)境因素影響，產(chǎn)生巨大的約束力和壓縮力，很有可能在地下室表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。通常設(shè)計師要對地下室受到的溫度與濕度影響進行分析，采用增設(shè)后澆帶方式或者在混凝土中添加一定膨脹劑，做好混凝土的養(yǎng)護工作，從而提高鋼筋混凝土的抗拉能力，避免地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，提高建筑地下室整體質(zhì)量[5]。

2.5 地下室頂板結(jié)構(gòu)區(qū)域設(shè)計

頂板結(jié)構(gòu)主要指與上層建筑相連接的基礎(chǔ)部分，其設(shè)計質(zhì)量會直接影響地下室使用安全性。因此，在設(shè)計過程中需要對相關(guān)管線的高度情況進行分析，確保土層的實際厚度能夠滿足頂板處需求。同時，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際承載狀態(tài)進行檢查，保證地下室頂板結(jié)構(gòu)能夠維持穩(wěn)定狀態(tài)，避免出現(xiàn)裂縫或坍塌等負面問題。在部分情況下，建筑結(jié)構(gòu)可能會遇到爆炸、地震等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此設(shè)計團隊需要在規(guī)劃頂板結(jié)構(gòu)的過程中，采取針對性防范措施，盡可能提高地下室頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其能夠直面大部分嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為未來進一步應(yīng)用提供理想條件。

2.6 地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計一般有2種計算模式：單向板和四邊支撐計算。單純的大底盤地下室外墻多采用單向板模型計算，根據(jù)地下室頂、底板厚度初步確定采用鉸接或者固結(jié)的計算模型。而剪力墻結(jié)構(gòu)的主樓范圍內(nèi)地下室，房間開間通常不大，且平面外有剪力墻支撐，地下室外墻一般采用四邊支撐的計算模型計算。地下室外墻要承受豎直和水平方兩個方向的荷載。豎向荷載主要包括墻體自重、墻體上部荷載、地下室頂板自重以及頂板傳遞過來的豎向荷載。水平荷載主要包括地下室外側(cè)水和土壓力荷載、地下室外上部地面的活荷載，以及當(dāng)有人防設(shè)計時，根據(jù)人防等級確定的人防荷載。在建筑工程具體設(shè)計過程中，可根據(jù)地質(zhì)情況和實際的支撐條件作出不同計算模型選擇并對地下室外墻進行配筋計算。帶扶壁柱外墻的配筋，可以地下室結(jié)構(gòu)的整體電算為基礎(chǔ)，對扶壁柱的配筋情況進行分析。同時，外墻設(shè)計時應(yīng)對頂、底板標(biāo)高等的改變加以關(guān)注。車道處外墻應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的頂、底板的標(biāo)高及板厚等支撐條件變化的情況另行具體的研究和設(shè)計，確保墻體滿足設(shè)計和使用要求。

3 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，在信息化時代背景下，建筑工程迎來巨大的發(fā)展空間，建筑設(shè)計和建筑施工技術(shù)作為建筑工程中重要的因素，在地下室建筑中發(fā)揮著極其重要的作用。建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計對科學(xué)性、合理性等因素要求較高，這些問題會直接對地下室整體性能造成嚴(yán)重影響。因此在建筑地下室設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)該從多方面考慮外在因素對地下室的影響，通過合理技術(shù)手段，優(yōu)化設(shè)計方式和施工方式，從而提高地下室整體質(zhì)量。