【摘要】地下室工程的建设是整个工程的重要因素之一，地下室结构设计是工程建设的的基础。本文主要分析针对高层工程地下室结构设计的相关要素，以供参考。
【关键词】高层建筑；地下室结构设计；抗浮设计；超长结构
地下室结构的设计主要技术问题有：荷载的取值、结构超长的处理、抗浮抗渗、人防设计、计算方法、基础选型和地基承载力及变形问题等等。本文结合笔者有限的工程经验、以地下室结构设计中的技术问题为主线，简要归纳总结地下室结构设计中的关键环节。
一、地下室的常见荷载
地下室结构顶板常见荷载包括：楼面使用荷载、首层楼面施工荷载，消防车荷载、覆土自重及上部建筑自重等等；地下室结构底板常见荷载包括：水反力，车库活载、电房设备自重、消防水池水池等等；人防设计时还应考虑核爆动荷载。因此，在进行结构设计时应根据各项目具体情况，结合规范给出的荷载组合进行设计。
二、地下室结构平面设计
高层建筑地下室常常作为设备用房、停车库等使用功能，在设计的时候不仅要考虑人防要求，还要考虑水、电、通风等专业要求。地下室做为车库时首先必须满足车库的最小净高要求，注意设备专业的管道（特别是通风的风管）对净高的影响；其次地下车库内应考虑框架柱平面内的净宽要求，以满足停车位的使用要求，考虑停车的净宽方向尽量不要增加尺寸；车库入口坡道应表达清楚起始位置，车道标高、变坡处以及高差位置的处理等等；采用机械停车时，应配合甲方所提供的机械停车资料进行设计；有条件时可以考虑在柱角预埋角钢护角。当地下室作为设备用房时，应注意生活用水池要求与主体结构脱开；吸水槽、集水井、电房的电缆沟、凹槽应考虑避开承台进行布置，排水沟有条件情况下也可以考虑避开承台；电房应满足最小净高使用要求等；顶板预留空调机风井，避免后凿。另外地下室在设计的时候还需要可虑防水抗渗的要求，因此地下室结构应尽量避免设置变形缝。
三、地下室结构外墙设计
在地下室外墙位置，既可能存在上部结构延伸下来的柱、剪力墙等竖向构件，又可能有本身地下室结构需要布置的扶壁柱，还有可能存在钢筋混凝土内墙与外墙垂直相交，地下室外墙配筋计算的重点在于分清模拟计算模型和边界条件的选取。笔者认为：只有高层建筑的地下室外墙带较大尺寸扶壁柱（如高层建筑外框架柱），或有垂直于外墙的钢筋混凝土墙与之相接，外墙考虑按双向板计算才是恰当的，且对高层建筑外墙扶壁柱还需考虑外墙水平荷载对柱的作用，其内外侧主筋也应予以适当加强。其它情况则应按单向板计算，这样计算简图才符合结构的实际工作情况。常用的单向板计算简图为：以地下室顶（楼）板、底板为外墙支撑点，取单位宽度的外墙，视地下室层数，按单跨或多跨连续板进行计算。外墙的支承条件，按外墙与周边构件刚度比确定。当外墙厚度大于周边构件厚度按简支，反之按固端考虑。
四、地下室结构底板与基础设计
现代高层建筑多为大底盘多塔楼式建筑群，由于上部结构荷载差异巨大，导致基底反力相差很大，因此，对基础而言，应根据不同的上部结构型式、荷载大小、地基的承载力及刚度等采用不同的基础型式。目前高层建筑中比较常用的基础型式有：筏板基础、箱型基础、桩筏桩箱基础、以及普通的独立承台桩基础等等。地下室底板设计除了与地下室结构外墙设计相同外，还应考虑承载能力、抗渗、防水能力，如果结构基础采用的是桩箱或桩筏，还要对底板抗冲切、抗弯以及局部受压承载能力等进行充分考虑，看其是否满足设计的目的。
五、地下室抗浮措施
南方地区的地下水位相对于北方城市较高，雨水量丰富，因此，还要提高对其地下室抗浮设计工作的重视度。在进行地下室抗浮设计的时候，要根据当地地下水位及其变幅相进行相结合。通常我们在进行现阶段的地下室抗浮设计时，大部分都仅是考虑正常使用时的极限状态，而忽略了在进行施工的过程或是洪水期等特殊时期的抗浮要求，因此，在实际的建设过程中，常常会出现因为抗浮能力不足而引起的局部破坏的现象。
（1）在满足使用功能要求净高的前提下，尽可能提高地下室底板的设计标高，降低抗浮设防水位。
（2）采用非传统的楼盖形式，提倡使用宽扁梁、预应力、无梁楼盖或空心楼盖。较之传统的主次梁楼盖形式，可以有效的减少结构自重及降低主梁的截面高度，从而降低地下室的层高和抗浮设防水位。
（3）设置抗拔桩、抗拔锚杆。应从结构整体抗浮作用，将抗拔桩、抗拔锚杆集中布置于竖向构件处，与基础承台联合考虑，同时应验算地下室底板的水反力作用下的受力及配筋。由于地下水位常年处于非地下室抗浮水位，抗拔桩实际上长期起着处于受压的作用，抗拔桩应具有一定的安全储备，同时验算正常作用情况下的桩身竖向承载力作用。
（4）增加地下室结构板厚或地下室顶板覆土层厚度，采用增加结构自重的方法来抵抗水浮力，是解决地下室抗浮问题的一个最直接有效的方法，但此方法一方面会导致基础和结构成本增加，另一方面解决抗浮问题的效果也是有限的，需要进行成本综合比较方可采用。
六、超长结构处理方法
地下室结构除了应满足承载能力的使用要求外，还应该保证能够进行正常的使用。当大底盘地下室整体超长时，应采取适当措施，防止楼板浇筑后的混凝土自身收缩及使用期间热胀冷缩引起的结构收缩裂缝，加强结构的抗渗抗开裂性能。超长结构处理方法通常采用以下几种方法：
1、采用补偿收缩混凝土（即混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂）。超长地下室，由于混凝土量较多，体型较大，混凝土浇筑完成后，混凝土的表面容易产生因混凝土凝固过程中收缩裂缝，针对此种问题，我们通常会使用掺加微膨胀剂的混凝土的方式，来抵消混凝土的收缩值，用以控制裂缝的产生。
2、设置后浇带。地下结构采用变形缝诸多弊端，无法处理防水问题，设置后浇带与传统的变形缝相比，有助于混凝土释放早期浇筑后的约束力，同时避免防水问题。
3、设置膨胀加强带。在进行混凝土的浇筑过程中，设置膨胀带可以与混凝土中的膨胀剂一起对裂缝进行补偿收缩，还能够让混凝土进行连续浇筑，从而实现无缝施工的目的。
七、结束语
综上所述，在高层建筑地下室结构设计中，结构设计人员需要考虑的因素较多，应不断的进行学习总结，掌握地下室结构设计的要点，配合不同的专业要求，提高设计的水平，才能真正做到技术与经济同步、安全与适用协调，笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为提高我国高层建筑地下室结构设计工作做出重要的贡献。
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