關于高層建筑地下室設計中的要點研究

摘要：隨著社會經濟的發展，設置有地下室的高層建筑越來越多，地下室設計是否合理直接影響高層建筑本身的正常使用和工程造價。本文針對地下室設計中的要點問題，討論了設計荷載、頂板、外墻、底板、抗浮、防水、不均勻沉降和抗震等級幾個方面。

關鍵詞：地下室 設計 要點

隨著社會的發展，人們的居住環境不斷改善，高層建筑越來越多，地下室已成為了高層建筑不可缺少的配套設施。地下室既能作為停車場和設備空間，充分利用空間，又能滿足結構基礎埋深的要求。在高層建筑設計中，地下室的設計日漸重要。本文對高層建筑地下室設計中幾個要點進行討論研究，供工程設計參考。

1 地下室設計荷載

高層建筑地下室設計考慮的荷載主要有上部結構自重、地下室自重、土壓力、水壓力和核爆動荷載（考慮人防）等。地下室設計時應結合建筑的結構特點，根據規范給出的防空地下室不同部位應考慮的荷載進行荷載組合。規范規定的地下室結構各組成部分參與組合的荷載分別為:頂板——考慮頂板靜荷載和頂板核爆動荷載。側墻——橫向荷載包括土壓力、水壓力、核爆動荷載產生的水平動荷載，豎向荷載包括上部結構自重、外墻自重、頂板傳來的靜荷載和核爆動荷載標準值。內承重墻(柱)——考慮上部結構自重、內承重墻自重、頂板傳來的靜荷載和核爆動荷載?；A——考慮上部建筑物自重，地下室墻身自重，頂板傳來的靜荷載、底板核爆動荷載。

2 地下室頂板設計

地下室頂板作為高層建筑上部結構的水平約束支座，剛度越大，對上部結構起到的約束作用就越好，所以剛度要求地下室頂板的厚度不能太薄，一般應不小于160mm。對于人防地下室，它的頂板厚度還須滿足人防要求。

《建筑抗震設計規范》(GB5001-2001)規定，頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室層數不宜少于兩層，且樓板厚度、側向剛度、混凝土強度等級、配筋率等都要滿足相應要求?！督ㄖ拐鹪O計規范》還規定，作為上部結構嵌固端的地下室樓層的樓蓋應采用梁板結構。因此，在計算高層建筑地下室層數或總層深時，不僅要知道地基基礎埋深，還必須考慮上述其它因素。當出現頂板室內外板面標高變化超過梁高范圍或頂板為無梁樓蓋的情況時，地下室頂板不可作為上部結構的嵌固端。

3 地下室外墻設計

外墻設計時，根據不同的支承條件和外墻高寬比選定合理的計算模型非常重要。若地下室外墻的墻高L與墻寬B之比L/B<0.5，按單向板處理，計算模型見圖1。

若地下室外墻的墻高L與墻寬B之比0.5≤L/B<2，按雙向板處理，計算模型見圖2。

對于地下室車道板、采光井周邊外墻等，墻頂可作為自由端來處理，計算模型見圖3。

地下室外墻混凝土易出現收縮，加上結構本身和基坑側壁的約束，從而產生較大的拉應力，出現收縮裂縫。在正常使用極限狀態下，要對地下室按非人防工況，進行裂縫寬度驗算，裂縫寬度應小于0.2mm，且不得貫通。

4 地下室底板設計

地下室底板同外墻一樣，除了要在受力上滿足要求外，還要防水防滲，所以其厚度不宜太薄，通常取40-60cm，配筋率一般取為0.25%。在底板的標高變化處，要按照實際情況設置梁，梁寬通常應大于底板厚度，梁內要配有抗扭鋼筋，鋼筋數量應根據底板傳遞到梁的支座彎矩進行計算。對于基礎是樁箱、樁筏的地下室底板，由于其起到樁承臺的作用，所以還要滿足抗彎、抗沖切剪切、局部受壓等要求。

5 地下室抗浮設計

當地下室埋藏較深或地下水位較高時，地下室設計中應重視抗浮計算，采用樁基時應計算樁的抗拔承載力。板、覆土的自重對結構有利，計算強度時荷載分項系數取1.0，計算抗浮時荷載分項系數取0.9。地下室抗浮設計的重要依據是地下水位及其變幅，現在存在的普遍問題是設計時往往只考慮正常使用極限狀態，對施工過程和洪水期考慮不足，造成施工過程中由于抗浮措施不到位而出現局部破壞。實際結構中，地下室面積大，形狀又不規則，局部上方可能沒有建筑，抗浮問題相對比較難處理，須作細致分析。在設計允許的情況下，應盡可能提高基坑坑底的設計標高，樓蓋使用寬扁梁或無梁樓蓋，這些都是解決抗浮問題的措施。

6 地下室防水設計

對于高層建筑地下室，防水設計必須做得十分可靠，耐久性要與建筑物同步。若防水工程沒有做好，出現了滲漏，修復起來的難度會較高，且補漏費用將大大增加。所以地下室的防水工程必須保證施工的質量，才能避免出線返工補漏的現象。

地下室出現滲漏的主要原因有：混凝土本身結構收縮產生裂縫；混凝土不密實導致內部水分蒸發后形成毛細通路滲水；施工中破壞了柔性防水層；柔性防水層接頭處處理不妥或老化等。針對以上可能出現的情況，設計考慮采用強度高、厚度大的高標號防水混凝土，還應添加外加劑，減少結構內部出現的微小裂縫，以滿足防水防滲的要求；在地下室主體結構外要做柔性防水層，并對完工后的防水層施以保護措施。

7 地下室不均勻沉降控制措施

控制地下室不均勻沉降主要有以下措施：①在高層建筑主樓和裙房之間設置沉降縫，讓各部分互不影響，避免由于不均勻沉降產生的內力。但這種方法會給建筑的立面處理、整體穩定、地下室的防滲漏、基礎的埋置深度等帶來很多問題。②不設置沉降縫，采用端承樁，將樁端置于堅硬的基巖或砂卵石層上，既滿足了地基承載力要求，又減少了沉降差。但這種方法基礎材料用量多，不經濟，一般只用于超高層建筑或地基持力層較差的情況。③不設置沉降縫，而采取一定的措施，調整地基反力，減少不同部分的地基反力差，從而減小不均勻沉降。比如裙房和主樓部分采用不同的基礎形式，主樓采用筏基或箱基，裙房采用獨立基礎或條形基礎。④在主樓和裙房之間設置沉降后澆帶，鋼筋不斷，先施工主樓，主樓完工且完成大部分沉降后，再施工裙房，待兩部分沉降基本穩定后再澆筑后澆帶。這樣既減少了沉降差，又避免了設置沉降縫帶來的問題。

8 地下室結構抗震等級

當地下室頂板作為上部結構的嵌固端時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可隨層數降低一級。對于標準設防類(丙類)建筑，本地區的抗震烈度為6、7度時抗震等級應不低于四級，8度時不低于三級，9度時不低于二級；對于重點設防類(乙類)建筑， 抗震烈度為6度時抗震等級應不低于四級，7度時不低于三級，8度時不低于二級，9度時需專門研究。對于地下室中無上部結構的部分，可視情況采用三級或四級。

當地下室頂板不能作為上部結構的嵌固端時，實際嵌固部位所在的地下室樓層及以上采用的抗震等級，可與地上結構相同。對于實際嵌固部位的抗震等級，與上述嵌固端的抗震等級確定方法相同。

9 總結

高層建筑地下室設計是一個綜合性很強的問題，設計時既要滿足受力要求，又要考慮防水防水和抗震等方面。設計人員應深入研究地下室設計中的要點，力求做到安全與適用協調，技術與經濟同步。

參考文獻:

[1]王仙蔚，李曉雷.高層建筑地下室結構的設計要點[J].低溫建筑技術.2010.

[2]郝大化.淺談高層建筑地下室設計的幾點體會[J].建材與裝飾.2007.

[3]陳玲瑜.淺談高層建筑地下室設計中常見問題[J].水利科技.2006.

[4]中華人民共和國建設部.高層建筑混凝土結構設計技術規程(JGJ3-2002)[S].北京：中國建筑工業出版社.2002.

[5]中華人民共和國建設部.建筑抗震設計規范(GB5001-2001)[S].北京：中國建筑工業出版社.2001.