高層建筑地下室設計中的要點

【摘要】地下室工程在施工時期因其環境特殊、工種繁多、施工手段復雜，極易出現質量問題。因此，對地下室的結構設計要求較高。在設計地下室時，應具有安全性、可靠性、經濟性，確保建筑的整體質量。

【關鍵詞】高層建筑；地下室；荷載；頂板；抗浮

一、地下室結構設計難點概述

在建筑工程地下室的設計工作開展之前，要對建筑物所處的地質環境及周邊環境進行詳細的考察，由于地下室建造層數逐漸增多，其在建筑位置處于地底深處，因此地下室所處的地質環境是地下室設計的第一手參考資料。設計團隊要根據勘查得出的數據結果進行全面的研究分析，從而得出設計方案。此外，建筑工程地下室結構設計工作十分的復雜，需要結合很多的實際因素來綜合考慮，通常需要考慮使用功能、防火防水、坑道、通風、采光等等要求，設計過程中也注意多學科知識的共同運用。

二、高層建筑地下室設計中的要點

（一）地下室設計荷載

高層建筑地下室設計考慮的荷載主要有上部結構自重、地下室自重、土壓力、水壓力和核爆動荷載（考慮人防）等。地下室設計時應結合建筑的結構特點，根據規范給出的防空地下室不同部位應考慮的荷載進行荷載組合。規范規定的地下室結構各組成部分參與組合的荷載分別為：頂板——考慮頂板靜荷載和頂板核爆動荷載。側墻——橫向荷載包括土壓力、水壓力、核爆動荷載產生的水平動荷載，豎向荷載包括上部結構自重、外墻自重、頂板傳來的靜荷載和核爆動荷載標準值。內承重墻（柱）——考慮上部結構自重、內承重墻自重、頂板傳來的靜荷載和核爆動荷載。基礎——考慮上部建筑物自重，地下室墻身自重，頂板傳來的靜荷載、底板核爆動荷載。

（二）地下室頂板設計

地下室頂板作為高層建筑上部結構的水平約束支座，剛度越大，對上部結構起到的約束作用就越好，所以剛度要求地下室頂板的厚度不能太薄，一般應不小于 160mm。對于人防地下室，它的頂板厚度還須滿足人防要求。《建筑抗震設計規范》（GB5001-2001）規定，頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室層數不宜少于兩層，且樓板厚度、側向剛度、混凝土強度等級、配筋率等都要滿足相應要求。《建筑抗震設計規范》還規定，作為上部結構嵌固端的地下室樓層的樓蓋應采用梁板結構。因此，在計算高層建筑地下室層數或總層深時，不僅要知道地基基礎埋深，還必須考慮上述其它因素。

（三）地下室外墻結構設計

地下室外墻結構的靜止土壓力系數是設計中重點考慮的因素，當靜止土壓力不具備試驗條件時，就需要根據標準要求選取0.34～0.45的砂土和0.5～0.7的黏性土進行合理的操作。地下室外墻的配筋計算在實際設計中就要按照雙向板的要求去計算帶扶壁柱外墻的配筋，按地下室結構的整體電算去分析扶壁柱的配筋結果。此外還需要處理底板標高的變化，根據梁寬和梁內側箍筋傳遞板的支座彎矩進行設計，在地面層的開洞位置設計外墻頂部的樓板支撐梁柱，并結合地下室外墻的實際情況以及車道底板的境況進行設計研究。地下室的外墻必須結合水、土的壓力去驗算外墻的抗裂系數，在設計中注意荷載、靜止土壓力系數，精確地進行室外墻的配筋計算和地下室的底板標高設計。

（四）地下室底板設計

地下室底板同外墻一樣，除了要在受力上滿足要求外，還要防水防滲，所以其厚度不宜太薄，通常取 40-60cm，配筋率一般取為 0.25%。在底板的標高變化處，要按照實際情況設置梁，梁寬通常應大于底板厚度，梁內要配有抗扭鋼筋，鋼筋數量應根據底板傳遞到梁的支座彎矩進行計算。對于基礎是樁箱、樁筏的地下室底板，由于其起到樁承臺的作用，所以還要滿足抗彎、抗沖切剪切、局部受壓等要求。

（五）抗浮、抗滲設計

地下室的抗浮、抗滲設計通常出現地下水位沒有根據探測報告的要求或探測數據中沒有把浮力的地下水位及其變幅情況考慮在內；地下室斜坡沒有對抗浮情況加以驗算，地下室斜坡道和主體的分縫處沒有進行處理；抗浮驗算達不到規定的要求等。進行地下室抗浮設計的主要依據是地下水位及變幅的情況。事實上，在進行地下室的抗浮設計時，只把地下室的正常使用限度考慮在內，而忽視施工時期和洪水時期的情況，會導致地下室在進行施工的時候由于抗浮不合格，遭到局部破壞的現象。在大面積地下室的上部大多建有很多高層和低層的建筑物，因為地下室面積很大，形狀各不相同，并且地下室上方的布局中不存在建筑，如此的情況導致地下室的抗浮設計比較復雜，不好處理。必須對該建筑層進行詳細的分析，隨后進行抗浮設計。進行地下室的設計除了達到受力標準之外，抗滲設計也是非常重要的一方面。因為鋼筋混凝土結構施工一般帶有裂縫工作，想要滿足抗滲的結果，通常可以運用下列措施。

1、對混凝土進行收縮補償。在混凝土之中加入少量的膨脹劑，從而以混凝土的膨脹值消除混凝土的最后收縮值。如果差值大于或等于混凝土的極限拉伸，就可以合理掌控收縮值。

2、在混凝土中添加的膨脹劑，膨脹變形不可以把混凝土早期的收縮變形進行補償，混凝土收縮補償帶的設置可以有助于混凝土連續的澆筑達到無縫施工的狀態。

3、后澆帶的設置為混凝土早期釋放約束力的有效技術，在長久性變形縫上面已經有了較大的應用和改進。

4、加強鋼筋混凝土的抗拉能力。混凝土必須把加強抗變形壓鋼筋考慮在內，例如：在地下室側壁加強水溫度筋，從而起到強化混凝土表面的作用；地下室的側壁遭受底板和頂板的約束作用，由于混凝土的膨脹收縮性能不一致，可以在地下室的墻體中部建立水平暗墻，從而提高建筑的抵抗拉力。在進行上述措施之時，必須做好混凝土的養護工作。

（六）抗震設計

建筑地下室的抗震設計中經常出現埋藏深度不夠的情況，地下室的頂板是上部結構的嵌固端，地下室一層的抗震等級設置為三級，上部結構的抗震等級為二級。如果地下室沒有進行合理的設計，就會影響地下室整體的抗震效果。依照施工設計圖的標準，通常情況下，半地下室所規定的埋深度必須大于地下室外地面的高度，從而可以不把層數考慮在內，總高度可以從室外的地面開始計算。地下室的墻柱及上部結構的墻柱必須加以整合統一。如果地下室的標高變化大于梁高的時候會導致出現錯層的情況，必須運用合理的措施加以處理，不然不能當做上部結構的位置。根據有關的要求得出，地下室樓層頂樓的上部結構，必須運用梁板結構施工。

（七）地下室的防水設計

在地下室的設計中防水設計也是其中一個較為重要的設計環節，在設計初期要進行實地考察，對建筑所處地區的氣象環境進行調查，對降雨量等水量因素進行了解，后根據工程的實際性質來確定相應的防水等級有防水層層數，在防水材料的選擇中也要選擇質量高的、防水性能好的防水卷材，避免因防水材料失效而帶來的防水失效問題。此外，還可采用自防水混凝土來增強防水性，設計足夠的混凝土壁厚度，來完善地下室的防水設計。同時由于現在的很多住宅區樓宇的地下室多用作用停車場，因此在防水設計時還要注意地下室車道中積水的排放設計，注重承臺及積水抗等的節點設計等等。

結 語

綜上，高層建筑地下室設計是一個綜合性很強的問題，設計時既要滿足受力要求，又要考慮防水和抗震等方面。設計人員應深入研究地下室設計中的要點，力求做到安全與適用協調，技術與經濟同步。

參考文獻

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