建筑结构地下室设计要点解析
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摘要：当前社会经济的快速发展下，越来越多的高层建筑逐步将地下室设做整体结构范畴之内。地下室的良性设置，具有消减地震作用对上部结构产生影响，增强地基承载力的优势特点。能否合理的对地下室结构进行设计，会直接影响到建筑方面的工程造价及正常使用。本案以高层建筑的地下室结构设计为例，系统探究论述了高层建筑结构设计的相关要点及地下室结构抗震等级问题。
中图分类号： TU2文献标识码：A 文章编号：
前言：
伴随当前建筑行业的迅速发展，越来越多的高层建筑投入建设，人们在关注建筑质量的同时，越来越关注于建筑的结构设计。地下室结构作为建筑整体结构的重要设计构成部分，在建筑结构施工设计中，因其地理位置的复杂性，所需统筹考虑的设计因素便相应较多。
地下室设计应注意的问题
1. 高层建筑宜设地下室, 其地下室顶盖作为上部结构的嵌固端时, 地下室顶板应避免开设大洞口; 地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合设计要求外, 不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1. 1倍; 地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面同一方向实配的受弯承载力与下柱上端同一方向实配的受弯承载力之和, 不应小于上柱下端实配的受弯承载力的1. 3倍。地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积。
2. 高层建筑地下室设计, 应综合考虑上部荷载、岩土侧压力及地下水的不利作用影响。地下水位标高应综合历年最高水位和使用年限内可能的最高水位慎重选择确定。扩大地下室尚应满足整体抗浮要求, 可采取降排水、加配重或抗拔锚桩( 杆)等措施。
3. 高层建筑地下室不宜设置变形缝, 当超过伸缩缝最大间距时,可每隔30 m ~ 40 m 设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带, 带宽不宜小于800 mm; 后浇带可设置在柱距三等分的中间范围内以及剪力墙附近, 其方向宜与梁正交, 沿竖向应在结构同跨内; 底板及外墙的后浇带宜增设附加防水层; 后浇带浇灌时间宜滞后2个月以上, 其混凝土强度等级应提高一级, 并宜采用无收缩混凝土,低温入模。
4. 高层建筑主体结构厚底板与扩大地下室薄底板交界处应力较为集中, 该过渡区适当予以加强是十分必要的, 所以该处截面厚度和配筋应适当加强。
5. 按新规范要求高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求, 其竖向和水平贯通分布钢筋的配筋率不宜小于0. 3%、间距不宜大于150 mm。高层建筑地下室外周边回填土应采用级配砂石、砂土或灰土, 并应分层夯实, 压实系数不应小于0. 94。提高和控制高层建筑地下室周边回填土质量, 对室外地面建筑工程质量及地下室嵌固、抗震、抗倾覆均较为有利。
6. 有窗井的地下室, 应在窗井内部设置分隔墙, 且分隔墙宜与地下室内墙连通成整体。
高层建筑地下室的抗震墙结构要点分析
通过《建筑抗震的设计规范》能够看出，在高层建筑中，需要依据抗震设防要求，进行抗震墙的设置，在抗震墙的底部需要设置底部加强区域。这一目的主要是为了自加强区域范围内，采取增设墙体的横向钢筋及边缘构件箍筋等必要措施强化抗震，避免出现脆性剪切的破坏，以此改善建筑结构整体的抗震性能。其具体规定共分为三点：1） 为框支结构的抗震墙，框支层及其之上的两层，落地的抗震墙整体高度的八分之一，应取上述两者的最大值。2） 具有大底盘或主楼与裙房相连接的高层：应当取用地下室顶板之上抗震墙整体高度的八分之一，向下延伸至地下1 层，高出裙房的顶板及大底盘的顶板最少一层左右。3） 其他结构的抗震墙设计：抗震墙整体高度的八分之一，底部两层，取上述两者的最大值。
在抗震规范文件中，对部分框支结构抗震墙及大底盘抗震墙底部加强区域的高度，提出了小于15 米的要求。但当底部的大空间层数过多及大底盘的高度过大时，通常会与其它的条件产生矛盾，也不符合《高层建筑的混凝土施工技术规范》。故此笔者建议：应取消部分大底盘及框支结构抗震墙底部位置加强高度，小于15 米的要求。其次在抗震规范中，并未曾对抗震墙的高度做出明确的要求，但是底部加强区域的高度，又同抗震墙的高度存在着很大的关系，这直接造成了工程施工中难以操作的情况。
设有地下室的建筑嵌固位置分析
在进行钢筋混凝土的建筑结构分析之前，首先必须就结构的嵌固端位置进行确定，因为其关联到计算模型和实际受力态势的吻合度。在目前的工程实际开展中，多数的单塔与多塔式建筑，都附带较大面积的地下室及较少层数的群房，且群房能够相连接形成大的底盘。根据《建筑抗震规范》要求，满足相应条件的高层建筑物的地下室，其顶板即能够作为上部建筑结构的嵌固端。
在地下室的结构材料方面要求：必须采取现浇的梁板结构，其所应用楼板的厚度不能够小于180 毫米，混凝土方面的强度等级不能够低于C30，且需选取双层双向的配筋形式，每层每一方向的配筋率不能够低于0.25%。这即对楼盖的结构与楼板配筋及厚度提出了相对详细的要求，相对于梁板的结构来讲，无梁楼盖的平面结构的外刚度相应较小，在实际中很难满足刚性楼板的基本假定要求，故而在建筑结构上部嵌固位置所使用的地下室顶板及主楼范畴和与其相连接的裙房部分的地下室顶板相关范围，应选择使用现浇的梁板结构。
2. 在进行多塔大底盘的地下室楼层结构剪切刚度比计算时，地下室整体的刚度与全部的塔楼整体刚度比，要满足于上文中所提出的刚度比要求，且在每一栋塔楼范畴内的地下室的剪切刚度，同其塔楼上部结构的剪切刚度比应大于1.5。
3. 单层的地下室适合选取基础底板来作为结构的嵌固端。通过基础底板的选择，能够充分对基础“无线刚”假定进行利用，也能够为首层的楼面造型创造出灵活的条件。即使首层的楼面存在大开洞或是选取无梁楼盖，都不会对计算准确性产生影响。但若地下室类型为防空抗暴地下室时，其墙体与顶板通常即具备结构嵌固端刚度，在这时便能够将其作为建筑结构上部的嵌固端。
高层建筑地下结构的抗震等级
1. 当上部建筑结构的嵌固端为地下室顶板时，地下1 层抗震的等级应当同上部的结构相吻合，地下1 层之下的抗震等级能够逐步的降低一个等级。对于当地下室的顶板作为上都结构嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级；对于丙类标准的设防类建筑，六、七度的时侯不能够低于四级标准，八度时侯不能够低于三级标准，九度时侯不能够低于二级标准。对乙类重点的设防类建筑，六度时侯不能够低于四级标准，七度时侯不能够低于三级标准，八度时侯不能够低于二级标准，九度时侯则应进行专门的研究。对于地下室不存在上部结构的部分，能够根据实际的情况，进行选用三级标准或四级标准。除九度之外，上部结构外较大范围的地下室结构，能够采取三至四级标准。
2. 当地下室无法作为上部建筑结构嵌固端，而需要嵌固于地下的其它楼层时，实际的嵌固位置所在的楼层及其上部地下室楼层的抗震等级，能够采取和地面结构相同，嵌固位置之下能够按照标准采用。在地下室是大底盘且其之上具有多个独立的塔楼，且嵌固的部位位于地下室顶板时，地下1 层的高层部位及受到高层部位影响范围内的部位，其抗震等级应当和高层部位底部结构的抗震等级相一致。
参考文献：
[1] 袁军川.浅谈地下室设计中需注意的问题及对策[J].科技传播,2009.
[2] 王春红,张新民.对高层建筑基础及地下室设计的看法[J].低温建筑技术,2001.