建筑工程中地下室結構設計

劉洋

摘要：在建筑結構中越來越多的出現了地下室結構，這一部分的設計和施工也成為了建筑結構施工中非常重要的一部分，在地下室結構設計的過程中要考慮到諸多因素對該結構的影響，如果設計中出現了一些問題就會使得整個地下室結構存在很嚴重的安全問題，本文主要分析了建筑工程中地下室結構設計，以供參考和借鑒。

關鍵詞：地下室工程；結構設計；難點

當前我國城市化水平不斷提高，城市中的人口數量不斷增長，在這樣的情況下，人們對住房的需求量也在不斷提高，但是我國當前的土地資源是十分有限的，所以為了更好的利用我國的土地資源，地下室結構也成為了當今建筑結構中非常重要的一個結構形式，地下空間結構和地上的空間結構在很多方面都存在著不同，所以在設計工作中一定要能夠更好的保證設計的質量。

一、地下室結構設計的難點概述

地下室的設計中需要考慮很多的因素，比如，采光和防火以及使用功能等等對于高層建筑來說，地上的部分不會出現太大的問題，但是地下室結構卻經常會出現一些問題，在地下室施工的過程中往往對洪水期的防洪功能都不是非常的重視，同時地下室防水也是一個系統性和綜合性都很強的施工過程，在這其中要包含很多因素，所以地下室結構的設計中也出現了很多的難點，通常而言主要分為三個方面，首先是結構的平面設計，其次是結構防震功能的設計，再次就是結構的防滲設計，最后是外墻結構的設計。

二、地下室工程結構設計探討

1、建筑物的埋置深度

建筑物設置地下室對建筑結構本身有著非常明顯的好處，首先它能夠利用土體自身的特性，降低結構本身出現滑移的幾率從而使得建筑結構上部的穩定性更強，其次是能夠很好的減輕土體在結構中所占據的重量，這樣也就在很大程度上減小了地基的沉降現象，同時還能減輕地震對建筑物結構帶來的負面影響，提高建筑的抗震性能，如果地下室的剛度和強度都能夠滿足相關的標準和要求，它還可以成為地基中十分重要的一部分，能夠增強地基自身的承載力，使建筑結構更加的穩定。如果建筑是建設在巖石地基上，其預埋的深度應該足夠抗滑的要求。

2、建筑物的結構嵌固因素

首先應該對嵌固的具體位置進行確定，在對結構的上部進行計算時，它的準確性會嚴重影響到嵌固位置到地基的彎矩值，所以它對于結構分析的準確性有著十分重要的作用，，同時對建筑物建設中所體現出來的經濟性也有著非常重大的影響，在設計的過程中應該主要對以下幾個因素進行重點的考慮和重視：

（1）建筑上部的層數和設防的烈度。如果結構受到了地震作用的影響，建筑上部的層數越多，其自身設防的烈度也就越高，同時，建筑結構下部也會產生非常大的剪力，在這樣的情況下就需要非常強的剛度和整體性對建筑上部所承受的剪力進行分散，這樣建筑結構自身的剛度和強度才能得以提升，否則，建筑自身的穩定性和安全性都會受到非常大的影響。

（2）地下室的結構體系。如果地下室結構是混凝土剪力墻結構的時候建筑上面的地震剪力主要是由地下室的墻體來承擔的，這樣也就使得地下室頂板對力的傳遞和分散作用微乎其微，所以通常也不將其納入到考慮之中，通常地下室的頂板厚度主要取決于其在垂直方向上所承受的剪力，如果地下室是框架結構或者是框架剪力墻結構中的地震剪力主要是通過上部的抗震結構進行分散和傳遞，這種情況下就需要建筑的樓板具備很高的剛度和強度。

（3）地下室頂板的樓蓋體系

在建筑施工中我們經常使用的樓蓋體系主要有梁板樓蓋和平板樓蓋兩種，如果樓板的厚度完全相同，樓板的剛度會嚴重影響到建筑的剛度和整體性，站在建筑結構體系的角度上來說通常量梁板式樓蓋的整體性能要更好一些，當然僅僅考慮樓板的厚度也是不對的，在施工的過程中嵌固水平位移法能夠將地下室作為一個具有整體性的結構形式，嵌固的方位通常會選擇在基礎底板的位置，同時還要根據地下室結構和相鄰結構的剛度比來確定對其水平方向上的位移進行計算。主要的樓板側向剛度計算方法有三種，第一種是剪切剛度，第二種是剪彎剛度，第三種是樓層剪力和層間位移的比值，三種方法實際的操作過程有很大的差別，所以要根據實際的情況選擇適當的計算方法。在進行施工設計時通常會選擇用第三種方式進行計算。這種方式和其他方式相比適用的范圍更大，而且計算的精度也更高。

彈簧剛度法將上部結構與地下室作為一個整體考慮，嵌固部位取在基礎底板處，并在每層地下室的樓板處引入水平彈簧剛度，其值的大小反映回填土對地下室約束作用的強弱。一般軟件中設有參數“回填土對地下室作用的相對剛度比”，其含義就是回填土的約束剛度與地下室本身抗側移剛度的比值，若取值為0，表示不考慮回填土的約束作用；若取值在1到5表示回填土具有一定的約束作用，取值越大約束作用越強；若取值為負數m，表示地下室有嵌固部位，其下部的m層無水平位移。

3、回填土的約束作用

由于地下室一般都存在外墻，其側向剛度大于上部結構。同時，地下室與室外土層接觸面積大，在地震作用下，阻尼增大導致振動衰減，降低了結構的動力效應。此外，地震作用迫使與地下室接觸的回填土發生相應的變形，導致土對地下室外墻及底板產生抗力，約束了地下室的變形，從而提高了地下室的剛度。

地下室的回填土質量直接影響著基礎的埋置作用。提高地下室四周的回填土質量，可以有利于吸收地震能量，減輕上部結構的地震反應，增強建筑物的整體穩定性。國內外的調查資料表明，回填土的壓實系數達No.95以上時，建筑物地震反應減小的程度可達20%～30%。如果不能保證回填土和地下室外墻之間的有效接觸，將降低基礎的側向剛度和轉動剛度以及土對基礎的約束作用。因此，地下室四周回填土應均勻地分層夯實，根據具體的情況控制合理的壓實系數，保證回填土的質量。

4、地下室的抗裂措施

由于地下室的混凝土體量較大，而有些地下室長度超過結構伸縮縫的最大間距，混凝土的干縮和施1二期間的水泥水化熱將會導致墻體及樓板的裂縫。設計過程中一般可采用以下措施：

（1）設置施工后澆帶后澆帶作為混凝土早期釋放約束力的措施已得到廣泛應用。

（2）采用補償收縮混凝土在混凝土中摻人微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消其收縮值，從而達到控制裂縫的目的。

（3）提高構件的抗拉性能增加外墻水平分布鋼筋的配筋率，減小鋼筋間距。

5、地下室及地面的活荷栽情況

豎向荷載地下室與上部結構采用整體分析方法，不僅可以正確完成全樓的豎向導荷及內力計算，同時可以考慮地下室的變形對上部結構的影響，使計算結果更符合實際情況。水平荷載地下室在地面以下不受風荷載的影響。由地下室質量產生的地震作用主要被室外回填土吸收，只有小部分由地下室構件承擔。因此，在按照《建筑抗震設計規范》進行地震剪力調整時，地下室部分的最小地震剪力系數不滿足要求時可以不調整。當室外地面有經靜l生較大活荷載或振動荷載時，外墻應處于彈性工作狀態，土壓力應取靜止土壓力。在地震作用下引起地下室結構在室外地坪處的水平位移和轉角，這些強迫變位將引起作用于地下室外墻上土壓力的增大，這部分增量往往難以準確量化，但在設計時應加以考慮。

6、結語

地下室結構逐漸成為了當今建筑結構中的一個常見的形式，它在當今這樣一個土地資源緊缺的時代也發揮了非常重要的作用，地下室結構有其自身的特殊性，所以在設計的過程中一定要注意對關鍵環節的控制，保證設計的質量。

參考文獻：

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