高层建筑地下室结构设计常见问题分析 颜健锋

高层建筑地下室结构设计常见问题分析颜健锋

发表时间：2018-02-28T11:11:50.393Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第27期作者：颜健锋

[导读] 伴随着大规模的城市建设，地下空间的利用越来越多的关注，越来越多的地下工程，基本上每一个项目都将有一个地下室。

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摘要：为了提高地下室的设计质量，避免各种问题的出现，设计者应不断加强学习相关标准、规范，设计地下室的大多数安全问题，质量隐患，并进行合理的抗震设计，平面设计，地下室抗浮设计的渗透设计分析过程中存在的问题和解决方案的介绍，希望能帮助同伴。

关键词：高层建筑设计；地下室结构；分析问题

1.引言

伴随着大规模的城市建设，地下空间的利用越来越多的关注，越来越多的地下工程，基本上每一个项目都将有一个地下室。地下工程在整个建筑工程的比例越来越大，地下工程材料消耗大，施工周期长，施工难度大，结构设计的好坏对整个项目的设计、建设周期和建设成本产生重大影响。结构设计人员必须深度常识和设计的要点。保证地下室结构设计的质量，打下坚实的基础为高层建筑的顺利建设。

2.地下室结构平面设计问题

高层建筑地下室设计是一个复杂而巨大的工程，需要考虑的因素，如防火措施，位置，管道、排水管道设计照明工程等。特别是变形裂缝的设计或不与地下室结构设计的好坏。地下室的设计对于处理地下各种防火、排水等的处理是否方便影响重大，由于设置变形缝会使变形缝处的防水处理变得困难，一般少设或不设变形缝。所以设计人员在设计时一般会采用其他方法，如设置后浇带、在地上设缝、以及合理的采用一些混凝外加剂等方式来达到不设缝的目的。如果上述方法无法解决，则需从地下室平面的布局入手，这时需要将地下室空间分割成多个小地下室，并将变形缝设置在通道处，这样不仅可以减少缝的数量，也可使其受力最小，出现问题时可及时补救。在结构设计时，除了变形缝的设置十分重要外，采光通风井的设计也格外重要，这关系到是否能达到高层建筑的埋深要求。如其位置设置不当，将不能有效的将上部的风力和地震作用传到侧壁和地面，会对建筑产生破坏。

3.地下室外墙的结构设计问题

3.1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。

3.2配筋计算

实际设计应用时，在带扶壁柱的外墙配筋计算方法是按双向板计算配筋，而不是根据扶壁柱的尺寸大小来计算。而扶壁柱不是按外墙双向板传递荷载算其配筋，而是根据地下室结构的整体电算分析结果来配筋。这样设计会使外墙竖向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墙的水平分布筋过多。在计算地下室外墙的配筋时，除了垂直于外墙方向部分有钢筋混凝土的，内隔墙之间有相连的外墙板块或者扶壁柱横截面积较大的外墙板块需要用双向板计算之外，其他形式的外墙通常都按竖向单向板计算配筋。竖向载荷小的外墙扶壁柱，无论是外墙转角处还是内外侧的主筋部分都需做适当的加强。扶壁墙的截面积的大小则是界定外墙水平分布筋的依据。在计算地下室外墙时底部支座应固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。侧壁的抗弯能力比底板的大，而弯矩则和底板相等。

4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。通常情况下，防水混凝土被分为以下几种：普通混凝土、外加剂防水混凝土、膨胀水泥防水混凝土。在选择防水混凝土的时候，一定要考虑到设计抗渗等级这一要素。对于地下室的节点防水，需要对地下室的相应施工缝、变形缝以及后浇带等采取相应的防水处理，比如设置止水带、止水钢板等等。

5抗浮设计

地下室设计中，一项很重要的内容是抗浮设计，其合理的设计将会很大程度上决定工程造价。

（1）荷载取值

恒载应取顶板覆土自重，地下室顶板、底板梁板及柱自重、地下室建筑地面自重及基础自重。活载：不考虑活载。

（2）抗浮水位的确定

一般地质勘查报告中会对抗浮设计水位予以明确，但在实际工程设计时应对具体工程做出具体分析，对地勘报告中提及的水位结合工程周围环境地形标高是否合理进行分析，避免水位过高造成浪费和水位不足存在安全隐患，对于有一边露出地面的面积较大地下室，可在底板底设置滤水层和导流盲沟使底板板底的水排出以减小或消除水位的影响。另外，根据地下室四周填土的渗透性，对水压力予以折减。（3）抗浮措施

对于自重无法抵抗浮力的地下室应采取抗浮措施。抗浮措施包括锚杆、抗拔桩等。锚杆及抗拔桩的极限抗拔力应通过试验来确定，应

尽量通过提高抗拔力措施来减小其使用数量。值得一提的是，由于锚杆及抗拔桩均为抗拔桩极限值，除以2为其特征值，此时用来抗水浮力的地下室自重也应为特征值，既自重不必乘0.9的系数，这样才使得其安全度与基础及桩一致。6地下室设计中的变形缝与后浇带

对于高层建筑来说，比较常见的变形缝主要包括以下几种：伸缩缝、沉降缝、防震缝等等。伸缩缝的形成主要是由于从基础往上把建筑物断开，防止建筑物由于温度或者是伸缩变形而造成开裂甚至是破坏。建筑在沉降缝位置的地方应该从上部至基础全部断开，把建筑整体分为若干个部分，进而确保各个部分的沉降都能够保持均匀，防止由于沉降的差异太大而造成开裂破坏；防震缝会把建筑分为平面规则的、较为简单的。在进行防震缝设置的时候，在其设置位置的地方可以将其断开，也可以不将其断开。对于任何工程项目来说，在进行以上三种变形缝设置的时候，都必须要做到考虑周全。在进行地下室设计的时候，应该尽量设置后浇带，由此来有效地避免变形缝的设置。在《高规》当中指出，在地下室大于伸缩缝的最大距离需求的情况下，应该每间隔35m~45m的距离进行施工后浇带的设置。此外，在材料上并可做特别要求和处理。如要求在混凝土中添加一些抗裂防水的外加剂，通常主要为膨化剂和抗裂纤维，可有效地防止地下室开裂渗水。对于施工工期要求比较紧无法留置较多的后浇带的工程，亦可采用膨胀加强带的做法，此时膨胀加强带的区段长度应通过计算确定，一般以不超过125m为宜。

结束语

总之，高层建筑地下室的结构设计是一个复杂的综合性很强的问题，涉及到的内容广泛而复杂，一些问题到现在还没有得到很好的解决，如：地基和基础之间的相互作用问题、上部结构的刚度对地基基础的影响等。现代高层建筑往往地下工程庞大复杂，建设工程在地下地上的投资已很接近，因此既要从技术上发展解决存在的问题，也要从经济的角度更深入地完善地下室结构设计的问题，从而提高地下室结构设计的水平，做到技术与经济协调发展。

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