建筑工程地下室結構設計分析與探討

文/王號 遼寧省城鄉建設規劃設計院有限責任公司 遼寧沈陽 110000

目前，隨著國民經濟的不斷發展，越來越多的建筑開始將地下室設計納入整個建筑結構設計范疇。通過合理的地下室設計，不僅可以消減地震對上部建筑結構的影響，而且還可以提高地基承載力。地下室的設計問題直接影響著建筑造價和其正常使用。為此，本文圍繞建筑結構地下室設計問題展開了探討。

1、當下建筑地下室結構的設計特點

近年來，我國建筑規模不斷擴大，地下室的性能也逐漸多樣化。從最初簡單的存儲性能到目前的地下停車場多功效構造的配合，如大型商業區和民防項目，這些功能需要適合、更高設計準則的基礎架構。需要設計者不僅具備更專業的設計水平，并且具備前瞻性的設計理念。建筑物的地下結構設計是整個建筑設計的基礎，因此，建筑物地下結構設計的重要性對建筑的設計和使用功能非常重要。

2、分析地下室設計中存在的問題

2.1 分析相關人防地下室的問題

對人防地下室的設計，需要尤其關注人防結構截面的最小取值。設計應與國家標準完全相符，混凝土厚與頂板最小防護厚度均必須能防護建筑面層。此外，還必須充分考慮人防構件荷載取值問題和控制底板荷載問題。由于地下室也會用于防空，在對核爆炸荷載進行分析時，應借助等效靜荷載法來展開計算。另外，在進行人防地下室的設計時，還應考慮人防底板荷載的控制功能。

2.2 分析沉降不均勻問題

為了解決地下室中的沉降不均勻問題，可人工處理地基，進而降低地基沉降。對主體結構中的沉降不均勻問題，可通過樁基礎或主體部分結構或整體基礎可以降低最終沉降量。與此同時，還可發揮基礎形式的作用和優勢，展開相關計算，進而確定最終的設計。

3、建筑工程的地下室結構設計分析

3.1 關于結構選型的設計

地下室的結構設計，不僅要保證結構具有足夠的抵抗側力的剛度，而且要確保其具有較強的承載力，使結構在水平作用力的作用下產生的側向位移值在允許范圍內[2]。應整體權衡和分析結構的適用性和安全性等因素，宜選用框架結構形式，由混凝土框架結構承載縱向力和側向力。混凝土框架應具有較強的剛度，在滿足建筑整體功能的前提下，降低平面扭轉對結構的影響。平面設置要相對簡單、規則，使荷載均勻分布。本工程地下室的結構形式在主樓區域同主樓的上部結構，將主樓的框架-核心筒結構貫穿至基礎；裙房部分和純地下室部分為鋼筋混凝土框架結構，可以從整體保證結構的連續與穩定[3]。由于基礎工程的造價占據整個建筑總造價的很大比例，對地下室基礎進行選擇時，要充分考慮地基承載力，且要考慮整體的安全可靠性和經濟合理性，避免大體積混凝土的收縮和溫差裂縫以及整體的不均勻沉降。

3.2 地下室抗震結構

在我國現代建筑設計中，更加注重建筑的抗洪、抗震等多種因素。尤其是針對地震頻發的地區來說，建筑地基基礎設計更加注重的建筑的抗震能力。在我國城鎮化進程不斷推進的當下，很多高層小區、高層建筑，針對此種建筑更應該重視建筑整體、地下室的抗震性能。地下室的抗震設計作為地下室結構設計中最為重要的關鍵結構，與地下室的深度、地下室的墻壁結構、地下室材料等各個內容都有著非常緊密的聯系。建筑師在開展地下室建筑與設計的過程中，必須要嚴格的結合地下室的設計圖紙，把握地下室建筑工程的實際地勢、地理構建情況，結合科學的地下室墻壁加固工藝，確保地下室的墻壁、地下室深度的標準化，使地下室的抗震能力實現標準化。此外，地下室的頂板和上層建筑必須要緊密、牢固的緊貼在一起，必須要保障建筑地上部分的抗震等級是二級，此外，還應該保障建筑地下室部分的抗震等級也達到二級，確保地震發生時，地下室整體抗震的穩定性，避免地震導致重大災難事故出現。

3.3 外墻結構設計

在設計地下室外墻結構時，應深入分析其靜止土的實際壓力系數。如果靜止土壓力沒有試驗條件，則應根據工程標準，選用粘性土或砂土來幫助設計。并在設計外墻配筋時，按照固定支座（即底板用作墻的嵌固端）設計底部，側壁底部和鄰近底板的彎矩相同，底板抗彎能力應比側壁大，其厚度匹配配筋量。在地下車道中，存在這方面最為典型的問題。車道側壁采用懸臂構件，其底部抗彎能力應小于底板。如果地面層的開洞部位（比如樓梯間）具有的外墻頂部沒有樓板支撐，則配筋構造及計算模型都需要完全符合實際情況。

3.4 地下室頂板結構

地下室頂板結構是與建筑上層連接、貼合的位置，其實際質量直接決定了上層建筑與地下室的實際質量，對于建筑整體都起到了重要的影響。所以在開展地下室頂板結構設計的過程中，需要嚴格的針對建筑整體的內容進行詳細的分析，統籌建筑整體的各項環節，充分的考慮建筑管線的高度和保護土層等基礎要求。地下室頂板結構必須要保障一定的承載力，通過合理的計算與分析，得數建筑標準化的承載數值，結合建筑的實際高度、性能、建筑特點、外部環境、可能預見的惡劣氣候特點等內容，確保地下室頂板的實際稱重和承載能力。針對一些特定的建筑功能，緊密的結合地下室的防爆能力，提升地下室的穩定性。地下室設計人員還應該的注重頂板設計中存在的漏洞，嚴格的統籌多種因素，切實的針對頂板設計中不合理的結構進行精確的分析并彌補，確保地下室頂板設計的科學性、合理性。

3.5 基坑支護設計

基坑支護設計應和地下室結構設計同步進行，進行基坑支護需要提前做好防水帷幕，為地下室施工提供安全可靠的施工環境。另外，應根據相關規范要求確定基坑開挖和打樁的先后順序，全面考察周邊建筑物、構筑物和整體作業環境，對于一些不利因素，應采取一定的安全防護措施。

3.6 設計平面結構

對地下室進行設計時，采光通風井的外壁和頂板必須保持一定的距離，避免破壞地下室的穩定性。由于建筑物的整體需求，地下室中通常會存在結構超長問題，外界環境較易影響加長結構尺寸，而形成裂縫，降低整個建筑物的強度。因此，在進行設計時，必須實施防裂縫設計。此外，還要注重地下室頂板結構的設計，全面考慮覆土厚度、設備管線和消防車荷載等因素，精確計算頂板的實際承載力。與此同時，在最初設計地下室平面結構時，還應綜合考慮建筑的人防要求，并根據其用途，綜合設計防水安全通道、采光及通風等。

結語：

總而言之，建筑地基基礎及地下室結構設計不僅決定了地下室的質量，而且對建筑整體起到了重要的影響。在實際開展建筑地基基礎及地下室結構設計的過程中，必須要嚴格的結合建筑的實際設計要求和地勢地形、潛在氣候環境影響，合理的針對地下室的各個環節進行科學的設計。保障地下室各個環節的承載力和建筑質量，促進我國建筑工程設計工作不斷發展。