地下室結構設計中關鍵技術問題探討

張湘勇

摘 要：建筑設計是建筑工程的重要基礎。科學地進行施工圖設計，可以保證建設工程的結構安全和建設質量，實現建設工程的經濟效益和社會效益。設計質量決定著工程的整體施工質量，因此要求設計人員具有較高的專業素質水平，以確保設計符合建設方的要求和標準。在建筑工程設計過程中，應注意地下室的結構設計。地下室位于建筑物底部，一般承受建筑物的全部荷載，對整個建筑物的安全性起著重要作用，也決定著工程的整體造價。工程技術人員有必要對建設項目的地下室結構設計進行詳細的研究。

關鍵詞：地下室;結構設計;關鍵技術;問題探討

1地下室概況

根據地下室埋深和功能的不同，地下室分為半地下室和全地下室;普通地下室和人防地下室（戰時作為隱蔽和疏散場所，平時作為普通停車場的地下室）。

地下室的層數根據規劃要求有所不同。地下室凈高不應小于2.2M，層高一般不應小于3.6m。層高的確定需要考慮各設備專業管線高度、結構梁的高度和建筑凈高要求。

地下室的主要功能是停車場和設備用房，如配置風機房、配電室、消防泵房、消防水池、戰時人員隱蔽等。由于停車時汽車產生廢氣，地下室需要機械通風;汽車攜帶可燃汽油，緊急情況下需要自動噴水滅火系統。

不同地區對地下室頂板覆土厚度有不同的規劃要求，一般為1m～2m厚。覆土的目的是利用地下室頂部作為景觀綠化帶、公共活動廣場、噴泉池、消防通道和消防場所。與整個建筑的土建成本相比，地下室的投資占比較大。從投資收益來看，投資地下室的經濟效益不好，一些建設方不愿意建地下室。因此，一些地方政府規劃部門，在項目規劃審批時，強制規劃一定比例的地下室面積，以適應當前和未來城市發展的需要。

2建筑工程地下室結構的設計難點

2.1 抗震設計

地震是我國常見的自然災害。強震會破壞建筑物的承重結構，嚴重威脅居民的生命財產安全。重大地震災害會造成建筑物大面積倒塌和人員傷亡。因此，設計人員應重視地下室的結構設計，地下室的抗震設計等級必須滿足規范的要求。不同地區的建筑工程應采用相應抗震級別的抗震設計。設計人員在工作前需要查閱該地區抗震設防要求及勘察報告所提該建設場地場地類別，并將查閱結果作為抗震設計的重要依據，以確保建筑工程的地下室結構具有相應的抗震能力。抗震設計還應充分考慮建筑工程的地質條件。在地震發生時，土體的密實度也會在很大程度上影響建筑場地地基承載力。有效地結合土的特性可以提高地下室結構的抗震能力。

2.2抗滲設計

在地下室施工過程中，地下土層中的水會產生滲透。雖然設計人員在設計時會充分考慮周圍土層對地下室的影響，但由于施工本身的特點，滲漏水仍會對地下室造成侵蝕。如果施工現場長期處于雨季，，土層含水量會逐漸增加，不斷侵蝕地下室結構墻體，如果防水處理不好，會導致地下室墻體破壞和開裂，造成工程質量問題。因此，地下室的設計中結構也需要考慮抗滲問題，比如有防水要求的結構板厚度不應小于250mm厚，有防水要求部位應采用防水混凝土。

3建筑工程地下室結構設計要點

3.1嵌固端設計

在地下室結構設計中，結構工程師應根據工程特點合理選擇上部結構的嵌固端。地下室頂板作為上部結構的嵌固端時，應準確計算地下結構的抗側剛度，并按設計規范要求合理控制地下與地上一層的抗側剛度比，一般不小于2。

在地下室結構設計中計算地下室抗側剛度時，還應綜合分析地上結構范圍外的地下室相關部位，即地上結構3跨范圍內的地下室結構，具體范圍應控制在地上結構延伸20m以內。另外，當地下室頂板結構不能作為嵌固端或上部結構和地下室結構的抗側剛度不能滿足嵌固端的設計要求時，應將嵌固端延伸至基礎頂。

3.2 頂板結構設計

地下室頂板結構作為地下室與上部結構的連接部位，必須保證其質量和安全，才能保證地下室與上部結構的整體質量。結構工程師需要提高地下室結構與上部結構的協同作用，重視屋面結構的設計。另外，屋頂結構的設計應充分考慮綠化、防火、抗震、人防等因素。在地下室屋面結構設計實踐中，為保證綠化景觀設置和排水的實際需要，屋面覆土厚度一般按1.2～1.5m設計，還需考慮防水、抗滲的要求，故屋面厚度不宜小于250mm。屋面設計除了滿足凈高、強度計算和裂縫寬度限制的要求外，還應注意結構材料的選擇和結構設計，避免出現非荷載裂縫。建筑工程中在地下室頂板設置消防通道時，結構工程師在進行地下室頂板結構設計時也需要考慮消防車的荷載。在設計實踐中，可按等效均布荷載進行相關計算分析，確保荷載設計滿足設計規范要求。當建筑工程上部結構以地下室頂板為嵌固端時，地下室頂板需采用現澆梁板結構，并對頂板厚度、配筋率等規范提出了具體要求。地下室頂板用于人防時，還應考慮常人防荷載的組合。可見，結構工程師在具體設計中應綜合分析各種因素，防止設計漏洞，提高整體設計水平。

3.3外墻結構設計

地下室外墻設計受多種荷載作用，如室外地面荷載、側向土壓力、水壓、上部豎向荷載和自重等，這些荷載將影響地下室外墻的厚度和配筋。在外墻結構設計過程中，要綜合考慮一些與內力有關的因素，做好基礎數據的確定。例如，由墻背各層土性決定的土壓力系數是計算參數的關鍵。選擇合適的計算簡圖，根據協同效應進行支撐結構的設計，以保證整體結構的安全性，提高外墻結構的耐久性。擋土墻一般可用于外墻設計。借助于邊界條件可以簡化。根據相對剛度比，確定外墻的支承條件（鉸接、固定端和自由端），得到符合實際情況的計算簡圖。當扶壁柱截面尺寸較大或與外墻垂直方向由鋼筋混凝土隔墻連接時，可采用雙向板進行配筋計算。相應的扶壁柱和內隔墻必須與此同時設計，其他外墻的配筋可按豎向單向板計算。計算模型簡化為固定端約束外墻底板，其厚度和配筋應與相鄰外墻底部彎矩相匹配，其抗彎承載力不應小于外墻。此外，正確選擇計算圖時應注意靠近地下坡道的外墻、樓梯間洞口的外墻等特殊部位。此外，在外墻結構設計中，應根據地下室的結構特點，合理確定最小配筋率和保護層厚度。

結束語

在建筑工程結構設計中，結構工程師應嚴格遵守設計規范，運用先進的設計理念，積極總結建筑結構設計經驗，準確計算地下室結構設計參數，不斷優化地下室結構設計方案，提高建筑工程地下室結構設計方案的科學性和合理性，為工程項目的建設創造良好的前景，促進我國建筑結構設計水平的全面提高。

參考文獻

[1]金飛.建筑工程地下室結構設計分析與探討[J].中國住宅設施，2019（1）：61–62.

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