高层建筑地下室结构设计中的若干问题

摘要：当今社会，随着人们对建筑空间需求的不断增长，高层建筑地下室结构也就不断出现。高层建筑地下室的结构设计对于整个工程是非常重要的，它会直接影响建筑物的正常使用和工程造价，所以本文主要针对高层建筑地下室结构设计中的若干问题进行了探究。

关键词：高层建筑、地下室结构设计、若干问题

一、前言

随着我国经济的高速发展，高层建筑也在逐渐增多，在城市工程建设中就会充分利用土地资源，进行开发地下空间，在地下室将设置成设备用房、地下消防水池以及汽车停车位等这样不仅能够充分地发挥地下室的作用，而且又可以满足基础埋深的要求，因此，在高层建筑的设计中，如何合理地设计地下室的结构是非常重要的。

二、地下室结构平面设计

在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，所以一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。由于地下室的结构部位比较特殊，所以在采光通风井方面的设计也非常重要，对于地下室的抗渗性和抗震性等都有很大的影响。

三、地下室外墙的结构设计

地下室外墙是地下室的重要组成部分，在高层建筑地下室结构设计的过程中，地下室外墙的设计起着至关重要的作用。地下室外墙不仅承受了上部结构传来的竖向荷载，同时也承受了水平荷载。但是在地下室外墙的结构设计中，上部结构竖向荷载产生的内力一般不起控制作用，起控制作用的还是由水平荷载产生的内力。通常情况下，地下室外墙一是根据四周的支承情况，并且严格按照双向板或者单向板进行内力计算的。地下室的内墙一般距离相距较远，因而在实际的设计中一般按底部作固定支座，顶板处作铰接支座来进行地下室外墙的计算，并且计算时仅考虑水平荷载作用，不考虑水平荷载和竖向荷载组合的压弯作用效应。

通常情况下，在对地下室外墙进行设计时，采用的混凝土等级不会太高，一般为C30。这是由于强度等级过高必然导致混凝土的水泥用量较大，较易产生裂缝，容易引起渗漏。但是大多数的实际高层建筑中，地下室外墙上往往都有框架柱，这些框架柱承受了上部结构的荷载，因此它们的混凝土强度等级往往较高，一般都高于地下室外墙的强度等级。从设计角度来看，上述做法是符合规范要求的，但是混凝土标号的不同会给实际施工带来一些不便。如果都按低标号混凝土施工，必然会影响结构的安全；如果都按高标号混凝土施工，显然会提升造价，经济性不高。对于强度等级相差不是特别大的情况时，通常我们可以采用墙柱交接处加腋的方式来解决上述问题，加腋后都可按地下室外墙的混凝土标号来浇筑。

四、地下室变形缝与后浇带的设计

高层建筑中常见的变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝。其一，伸缩缝是自基础以上将建筑物断开，避免建筑因温度和收缩变形而导致开裂破坏。其二，建筑在沉降缝位置处必须从上部到基础完全断开，将建筑分成几个部分，这样就可以使得每个部分沉降均匀，并且能够有效的避免沉降的差异过大而导致开裂破坏。其三，防震缝可以将建筑分为平面规则的、简单的、独立的防震单元，但是建筑由于平面不规则而产生破坏，所以要进行防震缝设置，其中基础可以断开，也可以不断开。实际的大部分工程在结构设计时，设置以上三种缝时都必须综合考虑，即做到“三缝合一”。

施工后浇带设置应该避开梁板的最大受力位置，一般设置在柱距的三等分线的附近位置；后浇带的浇筑宜在45天之后进行。楼板和墙体钢筋在后浇带位置宜断开搭接，便于两侧的混凝土能够各自自由收缩，但是梁钢筋可以不断开。此外需要注意的是，施工后浇带并不能直接减少建筑物在使用过程中结构的温度应力，也就不能够提高结构对于温度应力的承受能力。

五、地下室的抗震设计

在地下室设计中，比较常见的问题就是抗震设计，如果在抗震设计中存在着一定的缺陷，这就会直接影响整个高层建筑的抗震性能。同时高层建筑的上部墙柱结构要与地下室的墙柱结构一致，如果在抗震设计中出现地下室顶板板面的标高比较高，就会形成错层的情况，从而超过梁高规定的范围。因此必须要采取相应的措施，不然就会对地下室的设计造成严重的影响。除此之外，在设计的有关规范中，要明确的指出地下室上部结构的楼层的顶层盖要采用梁板结构。

六、抗浮、抗渗设计

在对地下室进行抗浮、抗渗设计中，通常会地下水位，这主要是因为施工人员没有根据探测报告的具体要求，或者探测数据对地下水位的浮力以及变化情况进行考虑，并且地下室斜坡的角度也没有严格根据抗浮具体情况对其进行验证和计算。同时没有对地下室斜坡道和结构的主体出现裂缝的位置进行有效的处理以及抗浮验算也达不到规定的要求。由于地下室主要是根据地下水位及变幅的情况进行抗浮设计，但是在实际的抗浮设计中，只是考虑了地下室的能够使用的期限，而没有重视施工和洪水时期的情况，这样就导致地下室出现了抗浮设计不合格的情况，因此要采取与其相应的补救措施。

1、对混凝土进行收缩补偿，在混凝土中加入适量的膨胀剂，并且以混凝土的膨胀值作为消除混凝土的最后收缩值。如果差值大于或者等于混凝土的极限拉伸，就可以合理掌控收缩值。

2、加强钢筋混凝土的抗拉能力，在进行混凝土施工时，一定要加强抗变形压钢筋。同时由于地下室的侧壁容易受到底板和顶板的约束，并且混凝土的膨胀收缩性能不一致，所以要在地下室的墙体中部建立水平暗墙，从而就提高了建筑的抵抗拉力。除此之外，还要做好混凝土的养护工作。

七、结束语

综上所述，地下室结构设计的质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。所以在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性、抗渗性以及通风排水方面的设计，从而才能提高地下室结构设计的质量。