袁景生

摘 要：高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)將涉及到許多較為復(fù)雜的知識，主要是滿足人們多樣化的生活需要。高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是保證其承載能力、抗浮性、防水性、防滲性和預(yù)防沉降變形等。因此，設(shè)計師應(yīng)不斷提高自己的專業(yè)水平和設(shè)計水平，設(shè)計出安全可靠、功能強大的地下室結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 前言

建筑地下室工程所涉及到的內(nèi)容是多方面的，并且其比較復(fù)雜。目前，在大多數(shù)的建筑工程中，都將地下室的建筑當成了其中非常重要的一個內(nèi)容。在進行設(shè)計建筑地下室結(jié)構(gòu)時，需要將地下室的功能、要求、抗震、抗浮抗?jié)B等很多因素綜合的考慮起來。既不能影響地下室的使用，還要保證其工程質(zhì)量能夠達到標準要求。為了從根本上提高建筑地下室的施工質(zhì)量，就要加強對建筑地下室的結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，以此來強化建筑地下室的功能。

2 建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)特點

地下室結(jié)構(gòu)體系需要對地面的建筑體系進行參考。在項目前期方案協(xié)同設(shè)計時，應(yīng)盡量使地下室的承重構(gòu)件同地面建筑的承重構(gòu)件相對應(yīng)，使荷載能通過地下室自身的承重構(gòu)件直接被傳遞到地基的基礎(chǔ)上。按彈塑性工作階段對鋼筋混凝土自身結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進行設(shè)計。由于結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)可能會降低結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，所以不如先使結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入塑性工作狀態(tài)，使其吸收更多能量，提高材料的設(shè)計強度，可使材料盡可能得到完全利用，有利于提高經(jīng)濟效益。在爆炸動荷載狀態(tài)下只進行強度計算，不計算變形、裂縫和地基承載力。對于地下室其自身結(jié)構(gòu)抗震的要求給予關(guān)注，使其自身的抗塌毀能力有所提升。在最初進行地下室設(shè)計時，需對其自身選擇的材料強度等級，結(jié)構(gòu)組件自身最小的厚度及最小配筋率等給予考量。此外，還應(yīng)按照地面高層建筑設(shè)計嵌固端構(gòu)造及超長結(jié)構(gòu)的差異沉降進行處置等。

3 現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

3.1 一定要選擇合理的地下室結(jié)構(gòu)計算簡圖

在進行現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，最重要的一個依據(jù)就是地下室結(jié)構(gòu)計算簡圖。所以，一定要將此重視起來。如果由于不謹慎，選擇了一個不合理的地下室結(jié)構(gòu)計算簡圖，那么就會使得建筑地下室在缺乏科學(xué)依據(jù)的基礎(chǔ)上進行地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而會影響到整個建筑物的施工質(zhì)量。

3.2 在設(shè)計地下室結(jié)構(gòu)時一定要在合理性的基礎(chǔ)上進行

在對現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，要將建筑物的整體功能與建筑物所在區(qū)域地理環(huán)境的特征充分的結(jié)合在一起，對影響地下室結(jié)構(gòu)的周圍的環(huán)境以及條件進行詳細的分析，最后將各種因素綜合的考慮在一起，選擇出最合適，最科學(xué)的設(shè)計方案。

3.3 要保證現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性

在對現(xiàn)代建筑地下室結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要將建筑物的特點充分的考慮在其中，根據(jù)建筑物本身的特點選擇適合本建筑的地下室的結(jié)構(gòu)形式，從而對地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進行合理的優(yōu)化。

4 地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計

4.1 地下室防火、汽車庫與設(shè)備用房分區(qū)設(shè)計

地下室防火區(qū)面積通常為五百平方米，而建筑地下車庫的防火分區(qū)為兩千平方米，如果地下室局部設(shè)置自動化噴淋系統(tǒng)，可使得局部面積翻倍但是不可超過兩千平方米。高層建筑主要包括展覽區(qū)、商業(yè)營業(yè)區(qū)等，在初期設(shè)計環(huán)節(jié)需要考慮自動化報警和滅火系統(tǒng)，并且確保在裝修施工過程中不適用易燃易爆建筑材料。汽車庫防火分類按照以下數(shù)據(jù)：地下車庫的種類包括小型車庫（四類）、中型車庫（二類、三類）、大型車庫（一類）；地下車庫容量和面積，小于等于五十輛汽車的車庫面積為兩千平方米以下、五十至一百五十輛汽車的車庫面積為兩千至五千平方米、一百五十至三百輛汽車的車庫面積為五千平方米至一萬平方米、三百兩以上輛汽車的車庫面積為一萬平方米以上。此外，在進行停車場與車庫設(shè)計環(huán)節(jié)需要注意室內(nèi)停車場建筑的面積不可以歸入車庫建筑總面積中。如果室內(nèi)停車場和地下車庫沒有連接通道，需要對室內(nèi)停車場的汽車數(shù)量進行單獨計算，反之則需要計入汽車庫汽車總數(shù)量內(nèi)。

4.2 地下室防火設(shè)計

防火和防護單元的分區(qū)設(shè)置需要盡量結(jié)合，防止出現(xiàn)人防防護分區(qū)覆蓋或跨越防火分區(qū)。防護單元建筑面積有著一定的變動性，在建筑方案中如果人員掩蔽工程防護單元按照掩蔽面積小于或等于八百平方米進行劃分；配套工程面積按照掩蔽面積小于或等于兩千四百平方米進行劃分，則新規(guī)范中人員掩蔽工程面積按照建筑總面積小于或等于兩千平方米進行劃分；配套工程面積按照建筑總面積小于或登記四千平方米進行劃分，確保人防和防火的分區(qū)能夠良好結(jié)合。此外，地下車庫防火的分區(qū)面積需要小于或等于四千平方米。最佳建筑設(shè)計為，防火分區(qū)內(nèi)增設(shè)兩個防火單元，或者平均每個防火分區(qū)為一個防護單元分區(qū)，實現(xiàn)平站轉(zhuǎn)換便捷。

4.3 抗震設(shè)計

因地下室周邊有很大剛度的擋土側(cè)壁并受到外側(cè)土壓力的限制，在地震作用下其側(cè)向位移必然會受到土的約束，所以地下室對高層建筑上部結(jié)構(gòu)的嵌固效果是客觀存在的，因此上部結(jié)構(gòu)底部的水平地震力通過地下室頂板進行傳遞是必然的，故高層地下室頂板必須具有足夠的剛度和較強的整體性，以保證可將上部結(jié)構(gòu)的地震力進行有效傳遞。帶地下室的高層建筑，當?shù)叵率翼敯逡曌魃喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時，地震作用下結(jié)構(gòu)的屈服部位將發(fā)生在地上樓層，同時將影響到地下一層；地面以下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)逐漸減小。因此，規(guī)范規(guī)定地下一層的抗震等級不能降低，而地下一層以下不要求計算地震作用，其抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低。

4.4 抗浮、抗?jié)B設(shè)計

地下室的特殊位置決定了其與土和水的接觸非常密切，當?shù)叵滤惠^淺、地下室層高過大或是埋深過深時，地下室底板上的水浮力常會大于地下室總配重；當超載的水浮力不能被平衡時，地下室基礎(chǔ)底板易上浮變形，進而造成開裂或是不均勻沉降，因此需要進行抗浮設(shè)計考慮地下水浮力的不利作用。地下室的抗浮設(shè)計有以下途徑：一種是增加底板以上結(jié)構(gòu)的配重，包括增加覆土厚度、加大頂板和底板的厚度等以增大上部結(jié)構(gòu)的重量，但這種方法是以犧牲地基的承載力為代價的，勢必造成浪費；第一種方式是采取必要的措施減小水浮力（或者稱為降低水頭），主要通過設(shè)置明溝、暗溝和排水井和抽水泵等措施，將基礎(chǔ)底板下的地下水排走從而降低水位以減小水浮力；第三種方法是采取措施分擔(dān)或抵消多余的水浮力，主要是設(shè)置抗拔樁或是抗拔錨桿，這也是工程中使用最多的方式。

4.5 地下室抗裂處理

地下室裂縫出現(xiàn)的主要原因是混凝土材料中土體量過大，在長期使用過程中使得結(jié)構(gòu)中伸縮縫間距不斷擴大而造成的長度裂縫。同時，混凝土材料在實際施工過程中出現(xiàn)干縮、水泥的水化熱等現(xiàn)象也是導(dǎo)致地下室樓板和墻體出現(xiàn)裂縫的又一重要因素。因此，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)，需要采用以下對策：第一，增加施工的后澆帶操作，將混凝土約束力最大程度上發(fā)揮出來。第二，通過在混凝土材料中增添微膨脹物劑，強化混凝土材料補償收縮性能。采用混凝土膨脹程度來緩解收縮值，最終實現(xiàn)抵消裂縫這一目標。第三，強化結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗拉程度，增加地下室外墻水平鋼筋配筋比例，進而降低水平鋼筋的間距。

5 結(jié)語

高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)會涉及到許多相對復(fù)雜的知識，同時其中也出現(xiàn)了非常多的問題并未得到合理的處置。相信在日后我國的學(xué)者也會致力在對于地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)問題的處置上，使高層建筑其自身地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計水平得到提升。

參考文獻：

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