高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

朱亮

摘 要 隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市高層建筑規(guī)模也隨之迅速擴大，人們對高層民用建筑也越來越關(guān)注，因為高層建筑在固定的單位面積上需要承受較大的壓力荷載，而地下室的質(zhì)量和整個高層建筑的質(zhì)量緊密關(guān)聯(lián)，高層民用建筑的地下室設(shè)計對于提高建筑質(zhì)量有重要意義，所以對于地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計有很高的要求。此外，完美的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠更好地滿足居民對于地下空間的需求，無論是在停車方面還是儲藏物品等方面都發(fā)揮著非常重要的作用。

關(guān)鍵詞 高層建筑;地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計;外墻;底板

引言

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，建筑行業(yè)也取得了驕人的成績，人們不但關(guān)注建筑物的規(guī)模，還對建筑的品質(zhì)提出了更高的要求。高層民用建筑的大力發(fā)展，已成為我國建筑工程建設(shè)中的重要組成部分，其工程品質(zhì)必須予以高度重視，不容忽視。為滿足結(jié)構(gòu)安全及建筑功能需求，高層民用建筑一般都會設(shè)有地下室，且地下室的層數(shù)有不斷增加的趨勢，因此，加強對建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，便成為當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展中的重要課題之一。只有把握住建筑地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)鍵點，才能有效提升建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，獲取更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

1高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

和一般建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計要求相對較嚴(yán)，結(jié)構(gòu)設(shè)計工作內(nèi)容較為復(fù)雜，設(shè)計師在地下室結(jié)構(gòu)規(guī)劃過程中，應(yīng)對多種因素進行全面考量，如地下室功能用途、地下室消防通風(fēng)、地下室民房要求、地下室設(shè)備線路等，保證地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容的全面性，設(shè)計方案實施的合理性。與此同時，設(shè)計師應(yīng)對地下室常見滲水問題予以全面考量，做好地下室防潮、防洪設(shè)計工作，避免建筑工程因地下室防水設(shè)計不當(dāng)而受到破壞，產(chǎn)生裂縫等問題。除此之外，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員應(yīng)對未來施工工作開展方便性、施工工作順利性予以考量[1]。

2高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

隨著高層民用建筑的不斷增多，地下室工程也越來越多，且對于高層民用建筑的安全穩(wěn)定性起著基礎(chǔ)性作用，為此做好地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于提高建筑的整體穩(wěn)定性具有十分重要的意義。然而在實際設(shè)計施工中，由于地下室工程包含的專業(yè)較多，且地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計施工需要考慮的因素很多，地下室施工環(huán)境復(fù)雜，所以在設(shè)計上難度很大且需要花費大量的資金人力。一般而言，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)包含防水防火、基本功能、人防、裝備住房以及管路、地下水道、積水、進風(fēng)、朝向等方面的設(shè)計，尤其對于大底盤地下室的高層民用建筑而言，還要做好抗浮抗震設(shè)計，一旦某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或沒有完全和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符，就會影響其他環(huán)節(jié)施工，影響整個地下室結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題有以下幾點：

一是地下室層高在設(shè)計的時不夠科學(xué)。部分地下室設(shè)計的層高不適宜于地下室的結(jié)構(gòu)形式，未以地下室的實際施工況為依據(jù)來制定層高設(shè)計方案。

二是高層民用建筑裙房的地下室抗浮設(shè)計考慮不足。帶有裙房的高層民用建筑中，高層部分雖然出現(xiàn)抗浮問題的概率不大，但裙房部分出現(xiàn)抗浮問題不容忽視。但部分工程設(shè)計人員在進行設(shè)計過程中往往會忽略了這一問題。

三是當(dāng)?shù)叵率页L設(shè)置時裂縫問題突出。地下室超長設(shè)置時，并沒有采取有效的措施來解決其裂縫問題，也忽視了頂板設(shè)計，這直接影響了地下室的質(zhì)量問題。

四是建筑地下室的計算尚不夠精確。主要問題在于設(shè)計的時候，忽視了荷載設(shè)計，縱向荷載和地震產(chǎn)生的力較難控制。在進行地下室外墻配筋計算的時候，所采用的計算方法較為落后，在計算上不夠準(zhǔn)確，以致配筋容易出現(xiàn)不足或過于保守的狀況，不足時會會為埋下工程安全隱患，甚至?xí)＜敖Y(jié)構(gòu)的整體安全;而過多則會造成材料的浪費，增加不必要的工程造價[2]。

3高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計措施

（1）水平結(jié)構(gòu)設(shè)計。在建筑工程地下室水平結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，設(shè)計工作人員應(yīng)對通風(fēng)、防火、人防、公用設(shè)施、機房、管道、排水以及照明等專業(yè)設(shè)計內(nèi)容進行全面考量。根據(jù)地下室施工需要解決的現(xiàn)存設(shè)計專業(yè)問題，以照明設(shè)計為例，地下室照明設(shè)計本身存在一定難度，設(shè)計師應(yīng)保證地下室照明設(shè)計起到良好的照明效果，如在側(cè)墻位置進行額外光照附加設(shè)計，對無燈座外壁進行設(shè)置，就可以讓光照設(shè)備與地下室屋頂直接連接，進而讓地下室整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保證，轉(zhuǎn)移外部因素對側(cè)墻、地板的影響，滿足整體建筑結(jié)構(gòu)要求。

（2）防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，設(shè)計師應(yīng)對地下水位問題予以高度重視，做好建筑結(jié)構(gòu)防滲設(shè)計工作。一般情況下，受地下水位影響，如果設(shè)計師存在防潮、防洪設(shè)計不足問題，引起地下室抗膨脹性不足、泄露嚴(yán)重，就會導(dǎo)致局部裂縫問題。在具體的設(shè)計工作中，設(shè)計師可采用主要防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計策略如下。首先，設(shè)計師可以有效使用補償收縮混凝土，通過在混凝土中加入少量膨脹劑，可以讓混凝土膨脹值、最終收縮值得到有效平衡，讓其差值不小于混凝土抗拉強度，以對混凝土裂縫起到控制作用。其次，設(shè)計師應(yīng)明確膨脹劑所起到的膨脹應(yīng)變效果無法讓混凝土早期收縮變形得到完全補償，因此，為保證收縮變形補償效果，設(shè)計師可以選擇使用混凝土連鑄連續(xù)施工，之后進行注入處理措施。和長期變形接頭施工技術(shù)相比，此技術(shù)應(yīng)用具有一定的先進性。最后，設(shè)計師應(yīng)在設(shè)計中考量利用混凝土材料提升鋼筋抗應(yīng)變能力，如在側(cè)壁中添加水平施工內(nèi)容，就可以讓混凝土表面層得以加固，在側(cè)壁方面，考慮到混凝土具有差異化膨脹系數(shù)，設(shè)計師可以在參數(shù)設(shè)置中間位置調(diào)整參數(shù)[3]。

（3）抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。地下室抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑工程高度設(shè)計、整體強度具有密切聯(lián)系，如果地下室抗震水平不足，就會讓整體建筑工程結(jié)構(gòu)安全性受到不利影響。通常情況下，設(shè)計師在地下室抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，首先應(yīng)保證混凝土中墻柱匹配于底部墻柱。設(shè)計師可以對地下室頂板內(nèi)外板高度進行合理調(diào)整，如果發(fā)現(xiàn)高度變化比梁高度要大，那么應(yīng)采用一定措施開展處理工作，避免有誤差層產(chǎn)生。其次，在設(shè)計工作開展中，設(shè)計師應(yīng)依照相關(guān)科學(xué)規(guī)定，對地下室頂層結(jié)構(gòu)進行精準(zhǔn)設(shè)計，并對頂部結(jié)構(gòu)、梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件予以科學(xué)利用，同時應(yīng)注意地下室屋頂不能作為上部結(jié)構(gòu)使用。最后，針對高架地板，設(shè)計師應(yīng)完成向下計算靜態(tài)應(yīng)力工作，確保整體設(shè)計可以讓地下室地面、建筑物抗震要求得到滿足。