高层建筑地下室结构设计的常见问题和解决措施

高层建筑地下室结构设计的常见问题和
解决措施
摘要：地下室结构作为高层建筑施工设计体系的重要内容，为全面提高地下
室结构设计安全性与合理性，本文通过结合高层建筑地下室常见类型以及功能表现，针对现阶段地下室结构设计常见问题进行重点研究与分析。

根据分析结果，
主动从地下室抗浮和防水、抗震设计、裂缝控制等方面提出针对性解决措施，以
期可以给相关人员提供参考价值。

关键词：高层建筑；地下室结构设计；常见问题；解决措施
引言：高层建筑的兴起使得地下室发展成为现代建筑中不可或缺的重要组成
部分。

由于地下室结构设计复杂性特征明显，所以在设计优化过程中需要综合考
虑高层建筑使用功能、人防要求以及基础结构特点等影响因素，针对地下室结构
设计方案进行健全完善，以保障地下室功能完全发挥。

然而结合实际情况来看，
高层建筑地下室结构设计面临的重难点问题较多，像结构荷载、抗浮设计影响因
素众多，需要设计人员严格按照设计规范要求对各项设计参数进行取值与科学计算，精准把握各项结构设计要点内容。

通过不断总结经验与吸取教训，为提高地
下室结构安全性能与稳定性能提供良好内在驱动力。

1 地下室常见类型及功能分析
地下室作为高层建筑的基础结构，可根据结构埋深以及功能类型将其结构分
为以下3种形式，分别是半地下室、全地下室以及人防地下室。

虽然地下室结构
类型有所区别，但是在设计优化过程中都需要遵循建筑设计标准规范化设计，以
免影响高层建筑基础功能。

其中，结构设计过程中，地下室内净高需要超过2.2m；层高需要超过3.6m[1]。

与其他基础结构不同，地下室结构可以视为高层建筑工程的附属结构，功能
性特征相对突出。

如地下室工程常见停车场、设备用房等。

此外，地下室结构隐
蔽性特征相对明显。

为满足居民日常生活以及安保需求，需要针对地下室面积进
行合理划分并做好细节优化设计工作，保证地下室功能顺利发挥。

2 高层建筑地下室结构设计常见问题分析
2.1 地下室抗浮和防水问题
地下室抗浮设计可以有效应对地下水位变化，利于保障地下室运行质量安全。

以往地下室结构设计期间，设计人员忽视考量地下室洪水倒灌险情等危害问题，
因此在前期优化设计过程中并未对地下水位进行精准计算，同时也未针对地
下室斜坡进行抗浮验算，最终导致地下室结构安全隐患问题较多。

另外在防水设
计过程中，设计人员所选择的防水卷材质量不达标，难以满足整体防水需求，最
终导致地下室渗漏问题严重，影响主体结构安全性能。

2.2 地下室抗震设计问题
地下室抗震设计期间未能结合高层建筑抗震设计要求以及原则，针
对地下室抗震设计结构进行优化完善，最终导致地下室结构抗震等级不符合规定
要求，抗震能力明显不足，容易影响主体结构安全以及人身安全。

2.3 地下室保护层和垫层厚度问题
地下室保护层与垫层厚度不符合实际标准通常不利于地下室防水混
凝土应用效果。

一旦存在此类问题，那么地下室将会频繁出现渗漏问题，影响地
下室使用效果。

2.4 地下室裂缝控制问题
地下室裂缝问题基本上可以视为高层建筑地下室结构设计需要重点解决的痛
点问题。

引发地下室裂缝问题的成因有多种，如前期设计过程中工作人员忽视外
墙抗裂性能的计算检测，对于地下室外墙裂缝问题缺乏重视，引发地下室结构渗
漏风险。

同时，地下室混凝土在长时间使用过程中会受到环境因素等影响而发生
收缩现象。

在收缩与内部应力约束共同作用下，外墙结构所产生的拉应力将会超
出限定数值，所引发的裂缝问题越来越严重[2]。

3 高层建筑地下室结构设计问题的解决措施
3.1 地下室抗浮和防水问题的解决措施
为防止地下室整体上浮，在抗浮优化设计过程中，可以采取压、拉与压拉并举的方式进行针对性处理。

一方面，利用建筑自重如结构自重、上部或四周覆土等，平衡地下室水总浮力。

另一方面，借助抗拉桩以及锚杆等设施，加强控制建筑地下室结构上浮现象。

其中，不同锚杆布置形式对比如表1所示。

值得注意的是，无论采取哪一种方法，都需要进行抗浮验算，确保压力或者拉力超过水的上浮力，符合静力平衡要求。

另外，在防水设计上应该优先选择耐久性能良好的防水卷材进行设计应用，增强地下室防水效果，避免出现积水问题。

表1-地下室结构不同锚杆布置形式对比
名称具体布置形式特点
面式底板下均匀布置均匀布置时承载力
相对较低，适用范围
广；底板受力均衡，材
料用量小，成本相对低
廉；底板防水施工难度
大，锚杆布置相对分
散，各间的荷载协调能
力较弱。

线式地梁下布置抵抗能力相对较
强，集中布置特点明
显，可以降低底板防水
施工难度以及渗漏风
险；钢筋用量大，造价
成本昂贵。

点式柱墙下布置锚杆在点下布置可
以充分抵抗浮力作用带
来的影响；锚杆荷载相
互协调能力较强；地下
室底板钢筋用量大，造
价成本高；
3.2 地下室抗震设计问题的解决措施
关于地下室的抗震设计可以从嵌固端位置进行优化处理。

针对地下室顶端位置的嵌固端，必须保证一层抗震等级与上部结构处于相同状态。

一层以下抗震等级逐渐递减，所采取的抗震措施也随之减少。

抗震设计优化期间，可通过增大底板厚度以及适当提高配心率，达到强化顶板结构抗震性能的目的。

在地下室结构抗震设计应该对墙体材料进行合理选择，必须在明确地下室结构抗震设计等级条件之后，优先使用优质墙体材料增强墙体结构的稳定性能与牢固性能，提高抗震效果。

3.3 地下室保护层和垫层厚度问题的解决措施
地下室混凝土结构建设虽未能有明确的技术标准对保护层以及垫层厚度进行精准确定，但也需要控制在一定数值范围之内。

其中，地下室结构厚度需要超过250mm；裂缝宽度需要控制在0.20mm以内。

混凝土不可采取贯通处理方式进行操作处理，以免引发大面积结构裂缝问题。

针对迎水面的混凝土施工建设问题，需要将钢筋保护层厚度控制在超过50mm的标准。

在防水混凝土结构设计上，需要针对其垫层厚度以及垫层强度等级进行合理设置。

如结构底板的混凝土垫层强度等级需要满足超过C15的标准，垫层厚度需要超过100mm。

如果地下室结构施工面临软土地基问题，垫层厚度需要控制在150mm以上[3]。

3.4 地下室裂缝问题的解决措施
通常情况下，地下室外墙裂缝宽度需要控制在标准数值范围之内，
以0.2mm以内为标准。

为加强应对结构裂缝问题，在前期控制过程中，可使用补
偿收缩混凝土，在混凝土中加入适量的膨胀剂，常见的有UEA、HEA等膨胀剂类型。

与混凝土充分拌合之后，其内部可产生膨胀性结晶水化物。

在水化物作用下，混凝土干缩时产生的拉应力将会被抵消，防止地下室结构受到拉应力影响而引发
裂缝问题。

此外，在应对裂缝的过程中也可以设置膨胀带，防止地下室裂缝持续
扩大。

必要时，也可以在地下室结构建设使用钢筋混凝土，赋予一定预应力，提
升钢筋混凝土拉伸能力。

结论：总而言之，地下室结构设计质量通常会影响高层建筑整体运行功能与
质量安全。

针对于此，在今后的设计优化过程中，设计人员应该善于总结过往经
验与吸取教训，针对高层建筑地下室结构设计常见的问题进行归纳总结。

结合问
题成因以及表现，采取科学合理的解决措施，保障地下室结构设计质量安全。

此外，设计优化期间应该针对地下室结构设计各环节要素进行合理配置，确保设计
参数得以优化，提高地下室结构设计方案的科学性与可行性。

参考文献：
[1]沈钰婷.建筑地下室结构设计要点分析[J].工程建设与设计,2021(22):4-6.
[2]朱春晨.高层民用建筑地下室结构设计[J].现代物业(中旬
刊),2020(05):64-65.
[3]熊菲.高层建筑地下室结构设计的要点探讨[J].门窗,2019(12):162.。