關于高層建筑結構大底盤地下室的設計研究

摘要：本文通過分析大底盤高層地下式結構的特點，研究了高層建筑結構大底盤地下室設計的細節(jié)，并用實際的建筑工程作為實例，系統(tǒng)地講解了與大底盤地下室設計相關的內容，希望為相關的建筑工程設計以及研究提供合理參考。

關鍵詞：高層建筑;大底盤結構;地下室設計

引言：近年來，我國高層建筑隨著社會發(fā)展逐漸提升了利用率，但在實際的建筑工程落實過程中，場地面積較小、住戶多且城市規(guī)劃中嚴格的綠化要求等，導致大底盤地下室工程多數被設置在多塔高層建筑下。因此，此類地下室設計需要注意基礎沉降不均勻、超長結構抗裂等問題。

一、大底盤高層地下室結構特點

帶有地下室結構的建筑有一個共同特點，就是建筑的上部結構和地下室都具有共同位移場，能夠相互協調變形，同時地下室外產生的回填土又對整體建筑結構具有約束作用。此種約束作用主要體現在對建筑地下室水平位移的約束，但對于建筑豎向位移和轉動產生的作用不大。由此可見，模型計算分析工作中有兩項關鍵概念，即“嵌固部位”以及“嵌固端”，在日常的建筑設計工作中可以發(fā)現，許多經驗不足的工作人員會將兩者混為一談。

上述兩項概念中的嵌固端指的是力學嵌固，與計算模型相比，指的是除了軸力、彎矩之外，水平位移和豎向位移等都“=0”的部位。而嵌固部位指的是強度嵌固，即在部位限定結構水平進行位移，但對于其他自由度不添加限制。在我國的現行規(guī)范當中，高層結構地下室嵌固指的就是強度嵌固而不是力學嵌固[1]。

二、高層建筑結構大底盤地下室的設計研究

（一）工程概況

該工程是某地一處結合公寓、教學和停車功能為一體的高校綜合建筑項目，總共有四座塔樓，高度分別是44.8m12層（A）、45.5m15層（B）、65.8m18層（C）和58.6m15層（D）的四座建筑，上述四棟樓的二層裙房和地下室相連，同時A/B/C之間有空中走廊相連。A樓房采取的施工結構是現澆框架，而B/C/D使用結構的則是現澆框架-剪力墻。該工程整體抗震強度為7度，類別為Ⅱ類，風壓為0，50KN/m2。

上文中提到的工程建筑布局如圖1所示。

（二）工程問題及計算

在對大底盤建筑進行計算分析時，需要考慮的是大底盤建筑的整體性、上部建筑的變形能力。在分析時，可以將建筑定義彈性樓板展開處理，將每棟建筑看成剛性樓板，在計算時，需要為建筑整體構建兩組計算模型。一種是單塔模型，在計算過程中需要切分大底盤，再將各個建筑劃分成為完全獨立的單塔結構，分別計算后再進行整合。另一種是整體計算模型，即將各個建筑和大底盤看做整體進行計算。上文中工程使用的計算軟件是“盈建科”該軟件可以將大底盤建筑中的大多數控制參數計算分結構輸出，例如：位移比、層間位移比等，同時還能夠進行全樓構件的內力計算，最終將整體建筑相關的數據傳達給設計人員，展開基礎建筑設計。

（三）變形縫設置

由于上述工程中的建筑高度不同，且每棟建筑之間還存在連接的空中走廊，由此可見該工程屬于在地震的作用下能夠輕易扭轉的“多塔結構”。經過綜合考慮，小的建筑在連接距離的要求下，為滿足建筑的抗震要求，工作人員可以將建筑防震縫設置在適當位置。此種做法不僅能使建筑架構擁有較小扭轉作用，還能夠將多塔結構的建筑分成單個的規(guī)則建筑，增強整體建筑上部結構的抗震能力。

而該工程地下室頂板及以下的結構不設置變形縫的優(yōu)勢如下：即水平地震可以為地下室頂板提供作用力，并將此種作用力繼續(xù)傳遞給周邊土體，此種做法可以有效降低建筑工程造價和成本投入。

（四）控制沉降差異

建筑基礎沉降不均勻的問題是，大部分高度不同大底盤多塔結構需要考慮的重點問題。上文中提到該工程中的地下室不設置變形縫，為保障建筑的沉降能夠盡量均勻，工作人員通過調整樁徑、樁距該改善基樁支撐剛度。該工程的基礎控制設計有三個部分，一方面是為減少建筑工程中各部分產生的沉降差異，工作人員在主樓建筑、裙房持力層使用不同形式，在持力層設置6-10cm左右的圓礫層。另一方面注意施工順序，在建筑整體個塔樓以及裙房的基礎間設置了沉降后澆帶。

上文工程中的主樓基礎沉降值如表1所示。

為改善該工程沉降差異，工作人員可以結合地區(qū)的施工經驗，并增加建筑中部剪力墻筒體下的樁數，也可以結合表1數據按照建筑工程標準要求簡則建筑中各部分的沉降差異，能夠達到減少承臺和筏板中內力和配筋的目的。

（五）地下室抗浮穩(wěn)定

該工程的抗浮設防水位為室外地表的-1m，由于地下室的柱距為8m，因此在施工過程中如果使用頂板覆土的方式，就會導致建筑框架梁截面和配筋增加，最終會導致建筑整體成本投入增加。若在施工過程中使用抗浮錨桿的方案，最終就會由于地下室水位高導致粉土層和圓礫層進行成孔和壓將難度較大，導致地下室抗拔效應降低。

（六）地下室抗裂

該工程地下室長度為163m，且未設置變形縫，因此，容易產生超長結構件的抗裂問題。面對此種問題，工作人員可以將膨脹加強帶設置在建筑中沒有后澆帶的區(qū)域，為促使建筑對溫度應力具有抵抗作用，將梁板的縱向鋼筋質量和配筋數量都適當提高[2]。

結束語：綜上所述，大底盤地下室結構設計工作綜合性較強，其中會涉及到許多復雜內容，同時，建筑成本也難以控制，由此可見，為了保障建筑工程整體安全系數，同時為整體建筑的順利實施奠定基礎，可以對建筑工程中的全部因素展開深入思考，最終選取合理、科學的方案展開工作。

參考文獻：

[1]鄭勇.高層建筑結構大底盤地下室的設計探討[J].智能城市，2020，6（10）：37-38.

[2]劉文甲.高層建筑群共用大底盤地下室結構設計[J].工程建設與設計，2018（13）：41-43.

作者簡介：

黃源（1985-），男，本科，工程師，從事結構設計工作。