建筑工程地下室結構設計探討與分析

王立梅

(安徽省城建設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥230000)

0 引言

在信息化時代背景下，隨著物質生活水平的提高，人們對地下室的空間、人流、功能等方面提出了更高的要求。設計人員需要保證結構設計的效用，才能夠提升整體建筑的設計質量[1]。因此，需要明確建筑工程地下室結構設計的重點及難點，對其進行突破，使得工程設計關鍵點得以達成。

1 建筑工程地下室常見類型與功能

地下室屬于建筑工程較為常見的結構類型之一，其按照應用功能的差異與埋深的差異，可以分為3種應用形式，即半地下室、全地下室、人防地下室。在地下室結構設計過程中，需要按照相關規劃標準，設定符合需求的層數。地下室區域凈高要避免小于2.2 m，層高避免小于3.6 m，確保其能夠在建筑工程中發揮重要作用。地下室的實際功能在建筑工程中可以設置為停車場或大功率設備房間等，包括風機、配電、消防泵等。除此，地下室還具有隱蔽特性，因此，我國一部分城市在規劃過程中，對建筑工程提出了強制劃分一定比例地下室面積的要求，確保未來城市功能與居民安保需求得到充分滿足。

2 地下室結構設計

2.1 地下室平面結構設計

地下室平面結構設計主要是由建筑設備環境設計、建筑使用功能設計、建筑用地設計等方面組成[2]。將地下室平面結構設計重點放在規范大小、功能定位、層數設計等環節。根據地理位置情況設計專業性防火、排水區域，以平面結構設計綜合分析作為核心，將結構底板和頂板都轉化為平板或斜板，并與平面結構設計做對比，確保地下室設計更符合使用要求。如果地下室是建造在山地居多的環境，受到地形等方面影響，設計師可采用高地為平臺的建設模式，將地下室結構設計成變階平板或整體大斜坡形式，這樣不但能節省建設成本和資源，還能減少工程施工工期，實現節材、節能等的環保經濟要求。

2.2 地下室抗震性能設計

對于現代建筑物，需要在設計階段重視項目整體抗震能力，尤其是作為建筑物設計重點的地下室，更要關注抗震質量。其是否具備穩定抗震能力，對于建筑物整體結構穩定性起到重要作用[3]。所以，要保證地下室結構擁有符合國家抗震規范相應抗震級別。可是，針對部分高層建筑，其地下室卻并不能全部以國家抗震規范確定抗震級別，這就要通過嵌固端位置對地下室抗震能力進行確定。例如建筑嵌固端位于地下室頂端位置，地下室一層會擁有與上部結構同樣抗震等級，而一層以下則會是以遞減方式下降抗震等級，并降低相應抗震措施。所以，需要在設計階段，針對建筑整體抗震展開詳細驗算，也要做好多種抗震設計。例如提高頂板厚度、配筋率等，從而提升地下室的頂板抗震性能和抗震等級。而且，在設計時要保證地下室上部結構的豎向受力構件擁有一致性，保證其獲得完整連接設計，通過構件相連接，提升建筑整體抗震能力。而且，設計人員也需要考慮到后續建筑施工、投入應用的環境影響等多方面因素，綜合考量抗震設計，對各方面內容做好權衡，從而提升地下室抗震能力，提高建筑物整體抗震水平[4]。

2.3 地下室滲透性能設計

在建筑物正式投入應用后，需要在自然天氣影響下保持良好使用狀態，才能真正證明施工可靠性。所以，在施工時需要額外重視雨水侵蝕。一旦建筑物建設質量不佳，或者設計存在缺陷，極容易造成構件在雨季發生滲透現象，會降低建筑物安全性，減少工程項目可靠性。所以，設計人員需要在設計地下室結構時，強化地下室抗滲透性能，避免在下雨時在該處發生雨水滲透。可以通過提升建筑基坑底部高度方式，提升建筑物抗滲能力。也可以通過寬扁梁或是無梁蓋樓方式優化地下室抗滲能力，也可以有效節省地下室層高，提高建筑物整體設計質量。

2.4 地下室結構超長情況處理

在地下室建造過程中，經常會出現地下室結構設計超長狀況，一般來說，地下室結構超出40 m比較常見，但是在對其進行處理的過程中，對提升地下室質量存在很大影響，很容易增加地下室的漏水系數，部分地下室受到環境因素影響，產生巨大的約束力和壓縮力，很有可能在地下室表面出現裂縫現象。通常設計師要對地下室受到的溫度與濕度影響進行分析，采用增設后澆帶方式或者在混凝土中添加一定膨脹劑，做好混凝土的養護工作，從而提高鋼筋混凝土的抗拉能力，避免地下室結構出現裂縫，提高建筑地下室整體質量[5]。

2.5 地下室頂板結構區域設計

頂板結構主要指與上層建筑相連接的基礎部分，其設計質量會直接影響地下室使用安全性。因此，在設計過程中需要對相關管線的高度情況進行分析，確保土層的實際厚度能夠滿足頂板處需求。同時，還應當結合實際承載狀態進行檢查，保證地下室頂板結構能夠維持穩定狀態，避免出現裂縫或坍塌等負面問題。在部分情況下，建筑結構可能會遇到爆炸、地震等嚴峻挑戰，因此設計團隊需要在規劃頂板結構的過程中，采取針對性防范措施，盡可能提高地下室頂板結構的穩定性，使其能夠直面大部分嚴峻挑戰，為未來進一步應用提供理想條件。

2.6 地下室外墻結構設計

地下室外墻結構設計一般有2種計算模式：單向板和四邊支撐計算。單純的大底盤地下室外墻多采用單向板模型計算，根據地下室頂、底板厚度初步確定采用鉸接或者固結的計算模型。而剪力墻結構的主樓范圍內地下室，房間開間通常不大，且平面外有剪力墻支撐，地下室外墻一般采用四邊支撐的計算模型計算。地下室外墻要承受豎直和水平方兩個方向的荷載。豎向荷載主要包括墻體自重、墻體上部荷載、地下室頂板自重以及頂板傳遞過來的豎向荷載。水平荷載主要包括地下室外側水和土壓力荷載、地下室外上部地面的活荷載，以及當有人防設計時，根據人防等級確定的人防荷載。在建筑工程具體設計過程中，可根據地質情況和實際的支撐條件作出不同計算模型選擇并對地下室外墻進行配筋計算。帶扶壁柱外墻的配筋，可以地下室結構的整體電算為基礎，對扶壁柱的配筋情況進行分析。同時，外墻設計時應對頂、底板標高等的改變加以關注。車道處外墻應根據對應的頂、底板的標高及板厚等支撐條件變化的情況另行具體的研究和設計，確保墻體滿足設計和使用要求。

3 結語

隨著我國社會經濟不斷發展，在信息化時代背景下，建筑工程迎來巨大的發展空間，建筑設計和建筑施工技術作為建筑工程中重要的因素，在地下室建筑中發揮著極其重要的作用。建筑地下室結構設計對科學性、合理性等因素要求較高，這些問題會直接對地下室整體性能造成嚴重影響。因此在建筑地下室設計過程中，設計師應該從多方面考慮外在因素對地下室的影響，通過合理技術手段，優化設計方式和施工方式，從而提高地下室整體質量。