高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設計

李 麗

（中衡卓創(chuàng)國際工程設計有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

高層建筑工程對地下室結(jié)構(gòu)設計有很高的要求。設計人員必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)特點，運用結(jié)構(gòu)概念設計理論，準確把握地下室結(jié)構(gòu)設計中頂?shù)装濉⑼鈮Α⒈Ｗo層等關(guān)鍵點，并按照設計規(guī)范要求科學選取地下室結(jié)構(gòu)荷載，合理設置變形縫和施工后澆帶等，同時要加強地下室結(jié)構(gòu)的抗震和抗浮設計，防止地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水等問題。

1 高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計難點

1）地下室結(jié)構(gòu)嵌固端選擇。在結(jié)構(gòu)的固定端不能出現(xiàn)橫向或者縱向的位移。一般情況下，高層建筑的地下室嵌固端有兩種，一種設在地下室的基礎底板頂，一種設在地下室的頂板頂面；2）地下室樓蓋選用。地下室樓蓋形式主要分為兩種：無梁樓蓋和有蓋樓蓋。在選擇樓蓋的類型時需要在荷載取值、結(jié)構(gòu)型式、使用功能、經(jīng)濟對比等方面進行綜合考察；3）地下室結(jié)構(gòu)抗震設計。地下室墻柱的設計必須以地上墻柱為主，深埋墻柱的長度必須大于地上長度。

2 高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計中的常見問題

2.1 基礎底板

基礎底板是高層建筑的基礎，承受上部結(jié)構(gòu)頂板、內(nèi)承重墻柱和擋土側(cè)壁荷載是基礎底板最重要的作用。地下室底板還有一個作用是防水抗?jié)B。在設計底板時最常見的問題有兩種：一種是面積和剛度不足造成地基的承載能力不足，導致不均勻沉降和側(cè)移；第二種是底板厚度不夠造成開裂滲水，導致地下室漏水潮濕。綜上所述，在進行底板設計時需要進行嚴格精密的計算。

2.2 地下室外墻

擋土、防水抗?jié)B、將地下室圍成一個封閉的空間是地下室外墻的主要作用，在地下室外墻的設計環(huán)節(jié)上尤為重要。地下室外墻承受著上部結(jié)構(gòu)的縱向壓力、水平方向土的壓力以及地下水的壓力。在計算外墻的承受內(nèi)力時，需要綜合考慮每個方向的荷載值。

2.3 地下室頂板

地下室頂板將高層建筑承受的水平荷載傳遞給大地，所以地下室頂板的設計不但要符合受力要求，而且要滿足防水防漏的要求以及施工堆載的需要，地下室頂板在剛度和厚度上都有很高的要求。

3 地下室結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設計要點分析

3.1 地下室結(jié)構(gòu)荷載設計

在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計中，設計人員應嚴格遵守設計規(guī)范，充分考慮地下室結(jié)構(gòu)的自重荷載、人防荷載、地面及土壓力荷載和核爆荷載等多種因素，并結(jié)合高層建筑工程的實際情況，提高荷載組合設計的科學性。其中地下室頂板、基礎及墻體是地下室結(jié)構(gòu)荷載設計中的關(guān)鍵點，因此應準確設計地面建筑部分自重荷載值、地下室頂?shù)装寮案飨嚓P(guān)墻體部分的靜荷載和核暴動荷載值，以確保地下室結(jié)構(gòu)防控荷載組合設計科學合理。

3.2 地下室結(jié)構(gòu)層高設計

由于地下室部分的總體高度是由高層建筑整體結(jié)構(gòu)設計確定，因此設計人員在設計地下室結(jié)構(gòu)時主要是通過調(diào)整地下室層高來滿足高層建筑工程在基坑支護和降水等方面的要求。因此設計人員應對地下室結(jié)構(gòu)的層高進行合理的調(diào)節(jié)，在設計實踐中可以通過科學設計地下室結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布局達到調(diào)節(jié)層高的目的。

3.3 地下室結(jié)構(gòu)頂板設計

地下室頂板是結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵點之一。由于高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)頂板是其地上部分的主要水平約束構(gòu)件，因此為保證其約束的有效性，對地下室頂板剛度有較高要求。設計人員在設計地下室頂板結(jié)構(gòu)時應根據(jù)人防設計規(guī)范要求，將頂板厚度控制在160mm以上。

3.4 建筑地下室基礎結(jié)構(gòu)設計

建筑地下室結(jié)構(gòu)中，底板、墻壁、后澆帶等是基礎性結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在設計階段是否設計合理對于整個地下室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來說具有決定性作用，因此在地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中首先必須保證基礎結(jié)構(gòu)的設計優(yōu)化。比如關(guān)于底板設計，注意使用加強性底板模板，并使用止水環(huán)撐頭做法來避免模板膨脹，同時還能增強墻面的厚度也能起到一定的防水作用。注意混凝土的攪拌比例，在澆筑時采用先豎向后橫向的原則，且保證澆筑的時間間隔不能超過2小時。在后澆帶設計施工中，首先要求在主樓沉降完全后再進行后澆帶施工，并做好對雜質(zhì)、裂縫等的處理。對于材料的選擇必須是不收縮的混凝土，在施工前可在混凝土中添加早強減水劑來增強后澆帶的硬度。

3.5 地下室結(jié)構(gòu)保護層設計

保護層也是高層建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分，因此設計人員應對保護層設計的重要性有充分的認識。設計人員應根據(jù)高層建筑工程及地下室結(jié)構(gòu)特點合理選擇混凝土強度等級，并科學確定保護層的厚度。一般來說，地下室墊層混凝土等級應在C15以上，且保護層厚度應達到100mm以上。如果高層建筑地基土為軟土，設計人員應將保護層厚度增加到150mm以上。此外，為滿足高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的防水設計要求，迎水面部分的鋼筋保護層厚度應達到50mm以上［2］。

4 結(jié)語

綜上所述，地下室結(jié)構(gòu)設計是一個綜合性、系統(tǒng)性的項目，在進行結(jié)構(gòu)設計時既要考慮地下室的性質(zhì)、使用要求和環(huán)境特征等，又要綜合考慮整體建筑物的特點和工程施工要求。考慮到影響地下室結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性的因素眾多，為此必須綜合技術(shù)和經(jīng)濟因素，加強對地下室結(jié)構(gòu)設計的研究。