建筑地下室结构设计探讨

建筑地下室结构设计探讨

孙尧

身份证：36230219890625XXXX

摘要：地下室结构设计合理性关系到项目整体的安全性、耐久性、功能性以及成本。作为高层建筑的嵌固部位，必须要满足地下室墙体的刚度，确保地下室各层板的厚度符合标准要求，从而使地下室成为—个坚固的箱体。本文根据多年工作实践，对地下室结构设计进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：建筑结构；地下室；设计

前言

目前高层及超高层建筑都设有地下室，而且地下层数也在逐渐增加。建筑工程地下室结构的设计，一直是建筑结构设计中不可缺少的一部分内容，也是在设计过程中相对较难的内容。对建筑工程地下室结构设计的研究，有助于提升行业内建筑结构设计工作者的地下室结构设计能力，提升建筑的整体质量，也有助于提升我国建筑结构设计中地下室设计的整体能力。

一、地下室结构设计的原则

根据地下室结构相关的各种精密测量的数据，进行结构建模计算分析从而绘制地下室建造相关的图纸。这种图纸可做为我们建造地下室建筑的重要依据，我们需要根据这个图纸来研究出建造方案，所以我们需要保证这个测量数据的准确性，以此来保障真实建筑物的安全稳固程度，不让建筑物的质量受到严重的影响，从根源上解决数据的不准确导致的建筑质量不合规的问题。我们要满足地下室设计时的基础构造科学合理，让专业人员对建造地下室的区域进行排查，观察这个地区是否可以修建地下室，考虑好地质条件等方面的影响，保证地下室的地下环境不会对地上建筑造成危害，挑选出科学的可实施性较强的方案进行地下室的构造。需要考虑的地下室构造原则就是在地下室的设计实施方案上的科学有效性，我们需要选择一些适合建造地下室结构的建筑物来进行地下室的修建，综合考虑多方面的因素，优化配置设施，挑选出最适合的地下室结构设计方案。

二、地下室顶板设计

（一）荷载

地下室顶板的荷载主要有覆土荷载、地面活载、消防车荷载以及施工荷载。覆土荷载可由设备管线埋深及景观种植要求的土层厚度确定。地面活载一般取5kN/m2。地下室顶板施工荷载可按10kN/m2考虑。对消防车荷载，可按《建筑结构荷载规范》第5.1.1条选取。设计地下室墙柱时，可对消防车荷载进行折减，设计基础时，可不考虑消防车荷载。地下室顶板覆土时，还可按覆土厚度进一步折减。因覆土荷载、消防车荷载较大，结构设计师应与总图设计师沟通，综合考虑消防车路线以及覆土厚度的确定，避免消防车道设在覆土很厚的区域。

（二）计算模型

地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，应满足刚度比的要求，抗震等级应根据上部结构确定。《高层建筑混凝土结构技术规程》要求地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2，地下一层相关范围的抗震等级同上部结构，地下一层以下的抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。

（三）构造要求

地下室顶板作为嵌固端时，应采用现浇梁板结构，板厚不宜小于180mm，双层双向配筋，每层每向的配筋率不小于0.25%。不作为嵌固端时，顶板的板厚不宜小于160mm。

三、地下室外墙设计

作用在地下室外墙的荷载有侧压力、侧向土压力、地下水压力，对人防地下室还存在水平人防等效静载，而竖向荷载有上部建筑及地下室结构的楼盖传重及墙体自重等。地下室外墙一般存在上部结构延伸下来的柱、剪力墙等竖向构件，也会有本身地下室结构需要布置的柱，还有可能存在钢筋混凝土内墙与外墙垂直相交。因此，准确选择外墙计算简图是外墙设计的重点。有些设计人员在外墙计算时，带扶壁柱的，不区分扶壁柱大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，未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，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。因此我们建议：除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如高层建筑外框架柱之间）外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载（轴力）较小的外墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强，这样计算简图才符合结构的实际工作情况。注意与人防墙共用的地下室外墙配筋出满足正常设计情况下，还应满足人防设计的构造要求，此情况可跟人防结构设计师沟通协调。

四、地下室底板设计

（一）荷载及受力分析

根据受力形式，地下室底板可分为两类。如筏板基础和箱形基础，此类底板直接作为基础的组成部分，主要承受上部结构的竖向基底反力、底板自重、底板面恒载活载、水浮力；另一种是，底板不作为基础部分，比如桩基础、独立基础，底板只承受底板自重、板面恒载活荷、水浮力，上部结构基底反力由桩基础或独立基础直接承担，此时底板作为防水板考虑。不管哪种底板，都要考虑水浮力的影响。对底板抗浮设计水位，应取建筑使用年限内可能产生的最高水位。如勘察报告中没有提供最高水位，抗浮设计水位可取建筑室外地坪标高。实际操作中，可取建筑附近市政道路的最低标高。抗浮设计可依据《建筑地基基础设计规范》第5.4.3条，抗浮稳定系数Kw一般取1.05。

（二）构造要求

作为基础组成部分时，底板厚度不宜小于400mm。作为防水板时，底板厚度不宜小于250mm。底板配筋率可适当提高，一般情况下可取0.30%。底板钢筋宜细而密，间距宜100～200mm。地下室底板应满足防水、抗渗要求，防水混凝土抗渗等级不得小于P6，迎水面的钢筋保护层不少于50mm。防水混凝土结构底板的垫层，强度等级不应小于C15，厚度不应少于100mm，在软弱土层中不应少于150mm。

五、建筑地下室结构设计中需要注意的问题

（一）要注意建筑地下室保护层与其垫层的厚度

在正常的施工过程中，如果发现建筑地下室保护层的厚度没有达到标准要求，那么就会导致建筑地下室在使用的过程中出现渗水现象。所以，一定要注意观察钢筋表面迎水面的保护层的厚度不小于50mm，如此，才能更好的保证建筑地下室的质量以及使用性能。

（二）建筑地下室的结构长度不能过长

在解决此类问题时，主要有以下几个措施：如果建筑地下室的结构长度超过了50m，此时就需要在建筑地下室设计宽为800～1000mm的后浇带；有的建筑地下室中，虽然结构长度也比较长，但是还可以通过结构设计（如根据实际，选择对称配筋或者非对称配筋）来适当减小混凝土的的收缩应力，以此来降低过长结构对建筑地下室所带来的影响，在一些特殊的工程中，也可以将上述两种措施同时应用在具体的结构设计中。

（三）地下室的不均匀沉降

当裙房和高层建筑之间不设沉降缝时，如地质条件允许，可采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上。但是如果用此种方法就需要耗费大量的基礎材料，因此也就会增加项目工程的成本投入，对企业来说，是不经济的一种方法，一般在建筑地下室的沉降中都不会选择此种方法。但是一般在超高层建筑或者地基持力层较差的项目中，用此种方法是非常可行的。

在设计中不设沉降缝时，就需要采取一定的措施，对地基反力进行调整，但是在调整的过程中尽量减少不同部分的地基反力差，从而达到减少沉降差的目的。比如：在设计裙房部分时可以采用天然地基，而在主楼部分则可以采用复合地基，也可以采用桩基。也或者裙房和主楼部分分别采用不同的基础形式，主楼采用筏基或箱基的基础形式，裙房采用独立基础形式或条形基础形式等等。

如果在主楼与裙楼之间需要设置沉降后浇带，钢筋不断，那么就要先对主楼部分进行施工，当主楼封顶完成大部分沉降后，再对裙房部分开始施工。在主楼与裙楼两部分的沉降基本稳定以后再对后浇进行浇筑。

六、结语

建筑的地下室结构会涉及到许多相对复杂的知识，同时其中也出现了非常多的问题并未得到合理的处置。相信在日后我国的学者也会致力在对于地下室结构设计有关问题的处置上，使建筑其自身地下室结构设计水平得到提升。

参考文献：

[1]都军花，梁丽芳.建筑工程中地下室结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2009，（09）：179-180.

[2]文华.论述地下室结构设计存在的问题[J].建材与装饰，2008，（02）：10-12.