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摘要：现代高层建筑一般都设有地下室，地下工程在整个建设项目中所占的比重也越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。本文以地下室结构设计中的技术问题为主线，结合具体的工程实例，简要分析地下室结构设计中的常见问题。
关键词：高层建筑；地下室结构；设计问题
1、地下室结构平面设计问题
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少高层建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，因此一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。由于地下室的结构部位比较特殊，所以在采光通风井方面的设计也非常重要，对于地下室的抗渗性以及埋深的需求和抗震性等都有很大的影响。
2、地下室外墻的结构设计问题
2.1荷载计算
地下室外墙承受了多方面的荷载，包括上部结构传来的竖向荷载以及水平荷载。然而，在对地下室外墙进行结构设计的时候，通常情况下，上部结构竖向荷载所产生的内容起不到任何的控制效果，可以发挥控制效果的还是由于水平荷载所产生的内力。在具体的应用过程当中，竖向荷载与地震所产生的力是很难进行控制的。而墙体配筋应该考虑到垂直于墙面的水平荷载形成的弯矩，通常情况下竖向荷载的压弯都不考虑在内。对于静止土压力系统需要结合具体的试验进行确定。如果实在无法开展试验，可将黏性土的值确定为0.5～0.7，黏土值可以确定为0.34～0.45。
2.2配筋计算
因为地下室工程当中的临空墙以及顶板、外墙和顶板的交接部位承受很大的作用力，因此，要考虑到整个结构的稳定效果，就需要把地下室侧墙外的竖向钢筋伸入到顶板当中。在具体操作的时候，应该根据双向板来对配筋进行严格的计算，而不是按照扶壁柱的尺寸来计算。在对地下室外墙的配筋进行计算的时候，不仅和外墙方向垂直的部分有钢筋混凝土，其余形式的外墙一般也应该根据竖向单向板进行配筋的计算。对于竖向载荷相对而言比较小的外墙扶壁柱，不管是外墙转角的位置，还是内外侧的主筋部分，都应该采取相应的措施进行加强处理。需要注意的是，扶壁墙的截面积是界定外墙水平分布筋的有效依据。
3、地下室顶板的结构设计问题
地下室顶板作为高层建筑上部结构的一个水平约束支柱，其厚度有一定的要求，一般厚度要大于160mm，如若是人防地下室还需满足其他要求。地下室的顶板刚度的要求受上部结构的影响，上部结构的约束越大，地下室顶板的刚度越大。建筑抗震设计规范明确规定地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，其厚度要大于180mm，而且对混凝土的刚度等级、板的配筋率、楼层侧向的强度等都有具体的要求，并且浇灌时要用现浇梁板结构，同时还要求地下室顶板若有洞口不能过大。这些都说明高层建筑总深度的计算和地下室层数的限定不仅由地基基础埋深决定还受很多其他方面的影响。在结构计算嵌固端的要求时不同部位计算方法有所不同：在计算地下室层数或者底板时应从上往下算直至满足要求，而在剪力墙底部加强区的层数计算时要包括地下层，并且是从下往上算的。
4、地下室不均匀沉降问题
解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：（1）裙房和高层建筑之间设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力，这是所谓“放”的方法。但实际上这样做，给建筑的立面处理、地下室的防渗漏、基础的埋置深度和整体稳定等带来很多困难。对有人防要求的地下室，设缝更不利于设计。（2）裙房和高层建筑之间不设沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上。这样，既满足了地基承载力要求，又避免了明显的沉降差。这是所谓的“抗”的方法。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。（3）在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，待主楼封顶完成大部分沉降后，再施工裙房。两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样，用调时间差的办法解决了沉降差，同时又避免了设置沉降缝带来的麻烦。这也是一种“调”的方法。
5、地下室的防水设计问题
地下室防水也是地下室设计过程当中最为重要的一个部分，地下室防水效果的好坏直接影响着地下室的安全性甚至是整个建筑的安全性。所以，必须要积极地采取有效的措施，来确保地下室防水的整体质量。但是，就我国当前的高层建筑地下室来看，在防水方面，存在着很多的质量问题，这些质量问题的存在在很大程度上决定工程的质量。如果地下室结构防水没有达到相关规范的要求，就会直接造成地下室积水问题，然而，如果钢筋长时间浸泡于水中，就会直接对结构的稳定性造成不利影响，同时影响着整个建筑的安全性以及使用寿命。如何才能够有效地将地下室的防水问题解决到位，需要做好以下几个方面的工作，首先，在具体设计的过程当中，一定要紧密地结合工程的具体性质，根据具体需求以及重要程度等各个方面的因素来科学合理地确定防水的具体等级，在进行地下室防水设计的时候，具体应该注意三个要点：第一个要点是主体结构的防水。第二个要点是细部构造的防水；也被称之为节点防水。第三个要点是结构的抗浮设计，包括局部抗浮以及整体抗浮。很大一部分的地下室主体结构防水就是采用防水混凝土。
6、结束语
综上所述，高层建筑地下室的结构设计质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性及排水等方面的设计，提高地下室结构设计的质量。随着建筑业的不断发展，结构设计师要不断的提升自己的设计水平，要敢于创新、勇于尝试，将新材料、新技术应用于地下室结构设计中，提高地下室结构设计的质量，为建筑业的发展创造有利的条件。
参考文献：
[1]高层建筑人防地下室的结构设计浅析[J].喻敬录.工业设计.2012（02）.
（作者单位：安徽金诚营造建设集团有限公司）
关键词：高层建筑；地下室结构；设计问题
1、地下室结构平面设计问题
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少高层建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，因此一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。由于地下室的结构部位比较特殊，所以在采光通风井方面的设计也非常重要，对于地下室的抗渗性以及埋深的需求和抗震性等都有很大的影响。
2、地下室外墻的结构设计问题
2.1荷载计算
地下室外墙承受了多方面的荷载，包括上部结构传来的竖向荷载以及水平荷载。然而，在对地下室外墙进行结构设计的时候，通常情况下，上部结构竖向荷载所产生的内容起不到任何的控制效果，可以发挥控制效果的还是由于水平荷载所产生的内力。在具体的应用过程当中，竖向荷载与地震所产生的力是很难进行控制的。而墙体配筋应该考虑到垂直于墙面的水平荷载形成的弯矩，通常情况下竖向荷载的压弯都不考虑在内。对于静止土压力系统需要结合具体的试验进行确定。如果实在无法开展试验，可将黏性土的值确定为0.5～0.7，黏土值可以确定为0.34～0.45。
2.2配筋计算
因为地下室工程当中的临空墙以及顶板、外墙和顶板的交接部位承受很大的作用力，因此，要考虑到整个结构的稳定效果，就需要把地下室侧墙外的竖向钢筋伸入到顶板当中。在具体操作的时候，应该根据双向板来对配筋进行严格的计算，而不是按照扶壁柱的尺寸来计算。在对地下室外墙的配筋进行计算的时候，不仅和外墙方向垂直的部分有钢筋混凝土，其余形式的外墙一般也应该根据竖向单向板进行配筋的计算。对于竖向载荷相对而言比较小的外墙扶壁柱，不管是外墙转角的位置，还是内外侧的主筋部分，都应该采取相应的措施进行加强处理。需要注意的是，扶壁墙的截面积是界定外墙水平分布筋的有效依据。
3、地下室顶板的结构设计问题
地下室顶板作为高层建筑上部结构的一个水平约束支柱，其厚度有一定的要求，一般厚度要大于160mm，如若是人防地下室还需满足其他要求。地下室的顶板刚度的要求受上部结构的影响，上部结构的约束越大，地下室顶板的刚度越大。建筑抗震设计规范明确规定地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，其厚度要大于180mm，而且对混凝土的刚度等级、板的配筋率、楼层侧向的强度等都有具体的要求，并且浇灌时要用现浇梁板结构，同时还要求地下室顶板若有洞口不能过大。这些都说明高层建筑总深度的计算和地下室层数的限定不仅由地基基础埋深决定还受很多其他方面的影响。在结构计算嵌固端的要求时不同部位计算方法有所不同：在计算地下室层数或者底板时应从上往下算直至满足要求，而在剪力墙底部加强区的层数计算时要包括地下层，并且是从下往上算的。
4、地下室不均匀沉降问题
解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：（1）裙房和高层建筑之间设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力，这是所谓“放”的方法。但实际上这样做，给建筑的立面处理、地下室的防渗漏、基础的埋置深度和整体稳定等带来很多困难。对有人防要求的地下室，设缝更不利于设计。（2）裙房和高层建筑之间不设沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上。这样，既满足了地基承载力要求，又避免了明显的沉降差。这是所谓的“抗”的方法。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。（3）在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，待主楼封顶完成大部分沉降后，再施工裙房。两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样，用调时间差的办法解决了沉降差，同时又避免了设置沉降缝带来的麻烦。这也是一种“调”的方法。
5、地下室的防水设计问题
地下室防水也是地下室设计过程当中最为重要的一个部分，地下室防水效果的好坏直接影响着地下室的安全性甚至是整个建筑的安全性。所以，必须要积极地采取有效的措施，来确保地下室防水的整体质量。但是，就我国当前的高层建筑地下室来看，在防水方面，存在着很多的质量问题，这些质量问题的存在在很大程度上决定工程的质量。如果地下室结构防水没有达到相关规范的要求，就会直接造成地下室积水问题，然而，如果钢筋长时间浸泡于水中，就会直接对结构的稳定性造成不利影响，同时影响着整个建筑的安全性以及使用寿命。如何才能够有效地将地下室的防水问题解决到位，需要做好以下几个方面的工作，首先，在具体设计的过程当中，一定要紧密地结合工程的具体性质，根据具体需求以及重要程度等各个方面的因素来科学合理地确定防水的具体等级，在进行地下室防水设计的时候，具体应该注意三个要点：第一个要点是主体结构的防水。第二个要点是细部构造的防水；也被称之为节点防水。第三个要点是结构的抗浮设计，包括局部抗浮以及整体抗浮。很大一部分的地下室主体结构防水就是采用防水混凝土。
6、结束语
综上所述，高层建筑地下室的结构设计质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性及排水等方面的设计，提高地下室结构设计的质量。随着建筑业的不断发展，结构设计师要不断的提升自己的设计水平，要敢于创新、勇于尝试，将新材料、新技术应用于地下室结构设计中，提高地下室结构设计的质量，为建筑业的发展创造有利的条件。
参考文献：
[1]高层建筑人防地下室的结构设计浅析[J].喻敬录.工业设计.2012（02）.
（作者单位：安徽金诚营造建设集团有限公司）