季波　周瑞　薛虎

【摘 要】 高層建筑地下室的結構屬于一個復雜的系統(tǒng)結構，其設計過程十分復雜。在高層建筑地下室結構設計過程中，需要對多種參數(shù)進行考慮和計算，地下室結構的設計是否合理且符合相關規(guī)范的要求對建筑物整體的使用情況以及工程造價存在著較大的影響。地下室工程因為其自身的特殊性，設計存在著較大的難度，如果沒有科學的處理，就會出現(xiàn)諸多的問題，對整個建筑的穩(wěn)定性和安全性造成影響。本文從多個方面分析了建筑地下室結構的設計，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關鍵詞】 高層；建筑；地下室；結構設計

在土地資源日趨緊張的情況下，高層建筑在新建建筑中所占的比例逐年提高，高層建筑中所對應的地下室及地下車庫也日益增加，相應的人們對地下空間的使用需求也不斷提高。因此，對地下室的結構進行合理設計，充分合理地利用地下空間又成了我們研究的重要課題。相關的施工設計人員需要不斷努力，提升自身專業(yè)技術水平，總結工程經驗，嚴格依據相關的規(guī)定要求來進行設計，保證設計質量。

1 高層建筑地下室層高的確定

地下室層高的合理選取，直接影響了地下室設計的各個方面，主要表現(xiàn)為地下室基坑圍護的設計，地下室的抗浮設計，地下室水浮力的確定等?？梢詮囊韵聨讉€方面進行地下室層高的優(yōu)化：

（1）盡量減少地下室頂板覆土層厚度。頂板覆土厚度主要由給排水專業(yè)雨污水管道的鋪設、景觀專業(yè)植被種植要求決定。可以通過局部設置降板用于鋪設大直徑管道，局部堆高覆土解決大植被種植要求。（2）控制結構梁高，最大化地下室凈高。人防部分控制梁配筋率小于1.5%，才能使人防梁有合理的延性比。（3）考慮消防管道穿梁設置，可以節(jié)省200mm的地下室層高；（4）通風管道沿車位內側或墻角布置，盡量不布置于通道位置，可以取得更好的通道凈高效果；（5）取消地下室底板覆土層，采用設置地漏排水代替明溝排水，可以減少200～300的地下室層高；（6）根據《人民防空地下室設計規(guī)范》（GB50038-2005）第3.2.1條，地下室梁底或管底凈高可控制2.0m，至頂板板底凈高可控制2.4m，因此層高可再壓縮200mm；綜上地下室結構層高可由原4.2米調整至3.6米，對于整個地下室的防水、造價、施工周期都有很大的優(yōu)化。

2 地下室設計中的變形縫與后澆帶

高層建筑中常見的變形縫有伸縮縫、沉降縫、防震縫。伸縮縫是自基礎以上將建筑物斷開，避免建筑因溫度和收縮變形而導致開裂破壞；建筑在沉降縫位置處必須從上部到基礎完全斷開，將建筑分成幾個部分，使得每個部分沉降均勻，避免因沉降的差異過大導致開裂破壞；防震縫將建筑分為平面規(guī)則的、簡單的、獨立的防震單元，避免地震時建筑因平面不規(guī)則而產生破壞，防震縫設置位置處，基礎可以斷開，也可以不斷開。實際的大部分工程在結構設計時，設置以上三種縫時都必須綜合考慮，即做到“三縫合一”。

高層建筑的地下室有防水的額外要求，而變形縫恰恰是防水的薄弱位置，處理不好的話容易引起地下水的滲漏，因此地下室設計中宜盡量采取設置后澆帶、加強帶等結構措施，以避免設置變形縫。且《高規(guī)》12.2.3條也規(guī)定：“高層建筑的地下室中不宜設變形縫?！钡叵率彝ǔO置施工后澆帶，目的是為了將混凝土硬化過程當中的應力釋放出來，用以控制或減少混凝土的初始裂縫，因而《高規(guī)》中規(guī)定地下室超過伸縮縫的最大距離要求時，可采取每隔30m～40m設置800mm～1000mm寬施工后澆帶的措施，且施工后澆帶需貫通地下室底板、外壁和頂板。施工后澆帶設置應避開梁板的最大受力位置，一般設置在柱距的三等分線的附近位置，后澆帶的澆筑宜在45天之后進行。樓板和墻體鋼筋在后澆帶位置宜斷開搭接，便于兩側的混凝土能夠各自自由收縮，但是梁鋼筋可以不斷開。需值得注意的是，施工后澆帶并不能直接減少建筑物在使用過程中結構的溫度應力，也就不能夠提高結構對于溫度應力的承受能力。

3 地下室外墻的結構設計

地下室外墻是地下室的重要組成部分，在高層建筑地下室結構設計的過程中，地下室外墻的設計起著至關重要的作用。地下室外墻不僅承受了上部結構傳來的豎向荷載，同時也承受了水平荷載，但是在地下室外墻的結構設計中，上部結構豎向荷載產生的內力一般不起控制作用，起控制作用的還是由水平荷載產生的內力。地下室外墻一般根據周邊的支承情況按雙向板或單向板計算內力。地下室的內墻一般距離相距較遠，因而在實際的設計中一般按底部作固定支座，頂板處作鉸接支座來計算地下室外墻，且計算時僅考慮水平荷載作用，不考慮水平荷載和豎向荷載組合的壓彎作用效應。

通常設計中，地下室外墻采用的混凝土等級不會太高，一般為C30。這是由于強度等級過高必然導致混凝土的水泥用量較大，較易產生裂縫，容易引起滲漏。但是大多數(shù)的實際高層建筑中，地下室外墻上往往都有框架柱，這些框架柱承受了上部結構的荷載，因此它們的混凝土強度等級往往較高，一般都高于地下室外墻的強度等級。從設計角度來看，上述做法是符合規(guī)范要求的，但是混凝土標號的不同會給實際施工帶來一些的不便。如果都按低標號來做，必然會影響結構的安全；如果都按高標號來，顯然會提升造價，經濟性不高。對于強度等級相差不是特別大的情況時，通常我們可以采用墻柱交接處加腋的方式來解決上述問題，加腋后都可按地下室外墻的混凝土標號來澆筑。結構設計師們應該在實際設計中對此類問題產生足夠的重視，設計中不僅要能滿足設計規(guī)范的要求，而且更應該考慮到施工的方便與適用。

4 地下室的抗震設計

高層建筑地下室的抗震設計中經常出現(xiàn)埋藏深度不夠的情況，地下室的頂板是上部結構的嵌固端，地下室一層的抗震等級設置為三級，上部結構的抗震等級為二級。如果地下室沒有進行合理的設計，就會影響地下室整體的抗震效果。依照施工設計圖的標準，通常情況下，半地下室所規(guī)定的埋深度必須大于地下室外地面的高度，從而可以不把層數(shù)考慮在內，總高度可以從室外的地面開始計算。地下室的墻柱及上部結構的墻柱必須加以整合統(tǒng)一。如果地下室的標高變化大于梁高的時候會導致出現(xiàn)錯層的情況，必須運用合理的措施加以處理，不然不能當做上部結構的位置。根據有關的要求得出，地下室樓層頂樓的上部結構，必須運用梁板結構施工。如果地下室屬于無梁樓蓋的工程時，不能當做上部結構的位置，進行結構計算必須滿足地下室樓層或底板的要求，計算剪力墻底部的加強區(qū)域層可以從地面向上展開計算，也要包括地下層。

5 地下室的防水問題

地下室防水是地下室設計中的重要部分，是地下室使用的安全性、舒適性的重要保障，因而地下室防水至關重要。然而目前現(xiàn)實中的高層建筑地下室，防水方面的質量問題還是較多，有的造成的影響還十分嚴重。如果地下室結構防水達不到相關設計要求和標準，將會導致地下室積水問題的出現(xiàn)，鋼筋混凝土若長時間被積水浸泡，會導致混凝土內部鋼筋銹蝕膨脹，威脅混凝土結構的穩(wěn)定性，進而對整體建筑結構的使用安全性構成威脅。

要較好的解決地下室的防水問題，在設計過程中，必須根據工程的性質、使用要求和重要性等方面來合理確定防水等級。結構設計中地下室的防水問題我們主要關注兩個方面：一是主體結構的防水；二是細部構造的防水，也稱節(jié)點防水。地下室主體結構防水大多數(shù)采用結構自防水，也就是采用防水混凝土。防水混凝土主要分為普通防水混凝土、外加劑防水混凝土、膨脹水泥防水混凝土。采用防水混凝土時還需注意設計抗?jié)B等級的要求。而地下室的節(jié)點防水，就是要對地下室的變形縫、施工縫、后澆帶等防水的薄弱環(huán)節(jié)采取一些防水構造措施，如：設止水帶、做成企口縫以延長滲水路線等等。

6 結束語

隨著高層建筑的迅速崛起，高層建筑地下室結構的合理設計越來越引起人們的關注。為了滿足不同設計的需求，在地下室結構設計的過程中，應遵循安全、適用和合理的原則，因為安全是設計的前提。此外，在高層建筑地下室的建設過程中還需要重視其的技術的改進與革新，以滿足未來建筑的設計需求。

參考文獻：

[1] GB50108-2008《地下工程防水技術規(guī)范》[S].北京：中國建筑工業(yè)出社，2012.

[2]劉洋民，李海波.高層建筑地下室結構設計探討[S].廣東科技出版社，2013.