高層民用建筑地下室結構設計

李 麗

（中衡卓創國際工程設計有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

高層建筑工程對地下室結構設計有很高的要求。設計人員必須充分了解高層建筑結構特點，運用結構概念設計理論，準確把握地下室結構設計中頂底板、外墻、保護層等關鍵點，并按照設計規范要求科學選取地下室結構荷載，合理設置變形縫和施工后澆帶等，同時要加強地下室結構的抗震和抗浮設計，防止地下室結構出現滲水等問題。

1 高層建筑地下室結構設計難點

1）地下室結構嵌固端選擇。在結構的固定端不能出現橫向或者縱向的位移。一般情況下，高層建筑的地下室嵌固端有兩種，一種設在地下室的基礎底板頂，一種設在地下室的頂板頂面；2）地下室樓蓋選用。地下室樓蓋形式主要分為兩種：無梁樓蓋和有蓋樓蓋。在選擇樓蓋的類型時需要在荷載取值、結構型式、使用功能、經濟對比等方面進行綜合考察；3）地下室結構抗震設計。地下室墻柱的設計必須以地上墻柱為主，深埋墻柱的長度必須大于地上長度。

2 高層建筑地下室結構設計中的常見問題

2.1 基礎底板

基礎底板是高層建筑的基礎，承受上部結構頂板、內承重墻柱和擋土側壁荷載是基礎底板最重要的作用。地下室底板還有一個作用是防水抗滲。在設計底板時最常見的問題有兩種：一種是面積和剛度不足造成地基的承載能力不足，導致不均勻沉降和側移；第二種是底板厚度不夠造成開裂滲水，導致地下室漏水潮濕。綜上所述，在進行底板設計時需要進行嚴格精密的計算。

2.2 地下室外墻

擋土、防水抗滲、將地下室圍成一個封閉的空間是地下室外墻的主要作用，在地下室外墻的設計環節上尤為重要。地下室外墻承受著上部結構的縱向壓力、水平方向土的壓力以及地下水的壓力。在計算外墻的承受內力時，需要綜合考慮每個方向的荷載值。

2.3 地下室頂板

地下室頂板將高層建筑承受的水平荷載傳遞給大地，所以地下室頂板的設計不但要符合受力要求，而且要滿足防水防漏的要求以及施工堆載的需要，地下室頂板在剛度和厚度上都有很高的要求。

3 地下室結構的關鍵設計要點分析

3.1 地下室結構荷載設計

在高層建筑地下室結構設計中，設計人員應嚴格遵守設計規范，充分考慮地下室結構的自重荷載、人防荷載、地面及土壓力荷載和核爆荷載等多種因素，并結合高層建筑工程的實際情況，提高荷載組合設計的科學性。其中地下室頂板、基礎及墻體是地下室結構荷載設計中的關鍵點，因此應準確設計地面建筑部分自重荷載值、地下室頂底板及各相關墻體部分的靜荷載和核暴動荷載值，以確保地下室結構防控荷載組合設計科學合理。

3.2 地下室結構層高設計

由于地下室部分的總體高度是由高層建筑整體結構設計確定，因此設計人員在設計地下室結構時主要是通過調整地下室層高來滿足高層建筑工程在基坑支護和降水等方面的要求。因此設計人員應對地下室結構的層高進行合理的調節，在設計實踐中可以通過科學設計地下室結構的柱網布局達到調節層高的目的。

3.3 地下室結構頂板設計

地下室頂板是結構設計中的關鍵點之一。由于高層建筑的地下室結構頂板是其地上部分的主要水平約束構件，因此為保證其約束的有效性，對地下室頂板剛度有較高要求。設計人員在設計地下室頂板結構時應根據人防設計規范要求，將頂板厚度控制在160mm以上。

3.4 建筑地下室基礎結構設計

建筑地下室結構中，底板、墻壁、后澆帶等是基礎性結構，這些結構在設計階段是否設計合理對于整個地下室結構穩定性來說具有決定性作用，因此在地下室結構優化設計中首先必須保證基礎結構的設計優化。比如關于底板設計，注意使用加強性底板模板，并使用止水環撐頭做法來避免模板膨脹，同時還能增強墻面的厚度也能起到一定的防水作用。注意混凝土的攪拌比例，在澆筑時采用先豎向后橫向的原則，且保證澆筑的時間間隔不能超過2小時。在后澆帶設計施工中，首先要求在主樓沉降完全后再進行后澆帶施工，并做好對雜質、裂縫等的處理。對于材料的選擇必須是不收縮的混凝土，在施工前可在混凝土中添加早強減水劑來增強后澆帶的硬度。

3.5 地下室結構保護層設計

保護層也是高層建筑工程中地下室結構的一個重要組成部分，因此設計人員應對保護層設計的重要性有充分的認識。設計人員應根據高層建筑工程及地下室結構特點合理選擇混凝土強度等級，并科學確定保護層的厚度。一般來說，地下室墊層混凝土等級應在C15以上，且保護層厚度應達到100mm以上。如果高層建筑地基土為軟土，設計人員應將保護層厚度增加到150mm以上。此外，為滿足高層建筑地下室結構的防水設計要求，迎水面部分的鋼筋保護層厚度應達到50mm以上［2］。

4 結語

綜上所述，地下室結構設計是一個綜合性、系統性的項目，在進行結構設計時既要考慮地下室的性質、使用要求和環境特征等，又要綜合考慮整體建筑物的特點和工程施工要求。考慮到影響地下室結構安全穩定性的因素眾多，為此必須綜合技術和經濟因素，加強對地下室結構設計的研究。