建筑工程中地下室结构设计要点分析
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【摘要】城市建设速度的加快，建筑物越来越密集，有地下室是确保高层建筑结构稳定的重要措施之一，加强对高层建筑地下室的设计，不仅仅有助于充分利用建筑空间，很大程度的降低工程整体的造价，也可以很大程度的增强建筑结构的抗震性能和稳定性。 本文通过对于建筑工程中地下室的设计存在的问题进行分析，提出了解决措施，以供参考。
【关键词】建筑 地下室 结构设计 问题 措施
中图分类号：TS958文献标识码： A
一、地下室结构平面设计
地下室工程涉及的专业极为复杂，高层建筑的地下室结构设计，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。
设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长，依靠设置后浇带的方法难以解决，设计时可合理地调整平面，通过分割地下室，用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若采光井位置设计不当，也会影响地下室的结构稳定功能。
二、地下室外墙结构设计
地下室外墙的设计是整个高层建筑地下室结构设计的关键环节，对整个高层建筑地下室结构的合理性有着十分重要的影响。在设计时候，要综合考虑到水，土压力因素，并通过这些因素来验算外墙的抗裂性能。总体而言，要在综合考虑多种因素的基础上，从以下几个方面做出科学合理的设计。
1、荷载
地下室外墙在整体的荷载中占据着重要地位，其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖的传重和自重的竖向荷载。地下室外墙水平的荷载一般都包括侧向的土压力，地下水侧向压力等。在地下室外墙结构设计中，竖向荷载和地震等作用所产生的内力一般而言不会起到控制的作用，在此过程中，要充分重视水平荷载，当水平荷载垂直于墙面时候，会产生弯矩，这对墙体的配筋有着十分重要的意义。
2、地下室外墙截面设计
土压力引起的效应为永久荷载效应。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，静止土压力宜由试验确定。当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位稳定的水压力按永久荷载考虑，分项系数可取1.2；水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑，分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；抗爆等效静荷载分项系数取1.0。
3、地下室外墙的配筋计算
实际设计时，配筋的计算，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。
1、地下室结构设计中的荷载
建筑物的地下室结构荷载主要包括核爆动荷载以及建筑物的重量荷载、土压力和水压力以及地下室自身的重力荷载等几个部分。在我国的有关技术规范中有关于防控型地下室内部可以考虑到的荷载组合，所以在对建筑物的地下室结构设计就可以根据不同工程的特点同时结合技术规范要求来确定荷载的不同组合。在建筑物地下室结构中不同部位所参与到的组合的荷载为以下几种情况：
（一）顶板：主要包括核爆动荷载标准值以及静荷载标准值两种。
（二）侧墙，如果是竖向的话就包括了从顶板传来的顶板荷载，还有上部建筑物自身重量的标准值以及外墙自重标准值；如果是横向的话就包括核爆动荷载出现的水平动荷载标准值以及土压力和水压力等。
（三）内承重墙或者内承重柱，其中包括了项板的荷载标准值以及建筑自重和内承重墙自重标准值。
（四）基础部分，主要含有底板核爆动荷载的标准值以及上部建筑物物自重标准值以及从顶板传来的静荷载标准值。在对防空地下室的结构进行荷载组合时实际上解决的是在核爆动荷载情况下怎样确定静荷载的问题。
2、地下室结构设计中的顶板设计
在针对建筑物的地下室结构设计中，其中顶板是对于上部建筑的一个具有水平约束作用的支座，所以其刚度越大其对于上部的约束能力就会更好。所以说在针对地下室结构中顶板的设计中厚度通常都会大于160mm。对于人防地下室来说还需要让顶板的厚度必须满足人防的特殊要求。
根据我国有关建筑物抗震的技术规范来看，在建筑物的地下室结构设计中顶板作为对于上层建筑物的嵌固端，对于楼板的厚度以及施工中所用混凝土的强度和楼层侧向刚度都提出了更为具体的要求，并且地下室层数不宜少于两次。有关技术规范来固定处地下室作为建筑物的上部结构嵌固部位所以地下室的顶楼顶板必须要选择梁板结构才可以满足安全要求。这就意味着建筑物物的地下室的层数并不简单的由地基基础的深度来决定，还需要考虑到其他的因素。在对地下室的结构进行计算的时候应该要一直计算到可以满足嵌固端需求的地下室楼层或者底板。
3、地下室结构设计中的外墙设计
在针对建筑物中的地下室结构设计中外墙部分的设计汇总主要是需要考虑到弯矩的调幅，其底部应该为固定支座，也就是底板需要设计为外墙的嵌固端来保持稳定，还需要考虑到荷载的各种分项系数，在存在多层地下室的时候需要考虑到多跨连续计算。例如说侧壁的底部弯矩需要其相邻的底板弯矩大小数据一样，同时抗弯能力不应该小于侧壁，同时还需要其厚度与配筋量进行匹配。这种为题在针对地下车道中最经常出现。车道的侧壁主要为悬臂构建，所以其底板的抗弯能力不可以低于侧壁底部的抗弯能力。在楼梯间等位置的地面处开洞处外墙的顶部如果没有楼板支撑的话，计算模型和配筋构造等都需要与现实相符。除了在与外墙相垂直的方向上存在有钢筋混凝土内隔墙互联的外墙或者如果扶壁柱的截面面积较大的话那么就需要按照双向板来对配筋进行计算。在竖向上，荷载较小的外墙扶壁柱内外侧的主筋也都需要进行适当加钱来保持地下室结构的稳定性。在针对地下室的外墙进行设计的时候需要对裂缝的宽度进行计算，宽度不得超过O．2mm并且不可以贯通。
4、建筑地下室结构设计中的底板设计
和上文提及的外墙同样的是，底板除了满足受力提出的要求之外还需要满足地下室防水以及抗渗要求。所以说地下室的底板厚度以及配筋等需要经得起考验，不可以太小。通常来说地下室中底板的设计厚度在4O～60cm，配筋率在 0、25％作用。在地下室中底板标高变化出应该根据实际情况来设置梁，梁宽不可以低于底板的厚度。在地下室结构中桩箱以及桩筏基础的底板同时也是桩的承台，所以就必须要同时满足冲切以及局部的受压需求。
5、 建筑物地下室结构设计中的抗浮设计以及抗渗控制设计
在针对建筑物的地下室结构设计中，需要特别注意的是只有地下室部分以及地面上楼层不多的时候进行抗浮计算，在使用桩基的时候就需要对桩体的抗拔承载力进行计算。底板以及覆土其自身的重量对于地下室结构来说是有力的，根据有关荷载技术规范中的要求在对荷载强度进行计算的时候荷载分项系数应该取值为0．1。在对抗浮进行计算的时候，荷载分项技术应该取为0．9，在对地下室抗浮设计中需要考虑到的重要数据就是建筑物所在位置的地下水位以及变幅，但是在实际设计过程中往往只会参考到极限状态下的数据，这就可能导致对于施工的过程以及汛期的重视不够导致出现施工过程中抗浮达不到技术标准而出现安全隐患。实际上，较大面积地下室的上部可能会建有多层地下室以及低层建筑，也可能在地下室的部分上方区域没有建设建筑物，同时因为地下室面积很大以及形状不够规则所以比较难以处理抗浮问题，这就需要结合实际情况遵照技术规范来进行细致的分析。
除此之外，针对地下室的斜坡道也需要进行抗浮验算，在主体连接的地方需要做特殊处理。在针对地下室的设计中起终点除了受力之外，抗渗也是其需要重点关注的对象。因为现在钢筋混凝土结构一般都是在带有裂缝的情况下进行工作的。所以如果想要达到良好的抗渗能力可以通过采取以下几个措旋来进行：
（一）在混凝土中掺入UEA等微膨胀效果的膨胀剂让混凝土的膨胀剂可以抵消掉最终的收缩值来起到提高抗渗能力的目的。当其差值大于或者与混凝土的极限拉伸值相同的时候就可以起到控制裂缝的作用。
（二）膨胀带。因为在混凝土中加入膨胀剂并不能完全的补偿混凝土的变形，所以更好的方式就是设置膨胀带来实现连续浇筑无缝施工。在实践中一般超过了60m就可以设置膨胀带。
（三）设置后浇带，其作用就是可以释放出约束力，这样就可以改进较为长久的变形裂缝。
（四） 通过提高钢筋混凝土的抗拉能力。比如在侧壁增加钢筋来起到强化混凝土绵长的作用。还可以通过在墙体中设置一道水平暗梁起到提高抗拉能力的作用。
四、结束语
总之，建筑地下室的设计是一项专业性极强的工作，涉及到的工序和领域较多，具有复杂性。因此，设计要坚持在满足基本功能的基础上，做到安全稳定，经济合理。既可以满足高层建筑地基深埋的要求，也可以防止地下室的渗漏，有助于地下室功能的更好发挥。
参考文献
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[2]王值会，浅析混凝土结构设计抗裂措施【J】．经营管理者．2011
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