高层建筑地下结构设计的难点

【关键词】高层建筑；地下结构设计；难点 

　　前言 

　　在经济时代大发展的背景下，高层建筑结构计算分析软件也在不断的更新，它从以往惯用的平面框架与桁架计算程序演变成如今建筑行业常使用的空间计算程序，推动了我国建筑事业蓬勃发展。在设计高层建筑地下结构时，充分的考虑到各种因素的干扰，为设计好高层建筑地下结构做铺垫。 

　　（一）地下基坑支护设计问题 

　　众所周知，高层建筑地下结构基坑支护作用是支撑并传递土压力，保持地下结构不受影响，形成地面标高处的梁板结构，并作为支撑梁板的基础。有时设计者在地下结构设计中，没有充分的考虑到高层建筑固有的规模大，楼层高等特点以及施工场所等问题。即使有的设计者考虑到了上述的问题，但是在实际的设计方案中，还是会出现各式各样的问题，致使基坑不稳、不牢。因此，设计者在进行地下基坑结构设计前应该周全的考虑所有的因素，只有做好基坑支护工作，才能保证地下结构稳固、结实。 

　　（二）围护设计问题 

　　目前的高层建筑工程规模较大，多作为办公楼与商店使用。一般情况下，地下室面积较大，主要适用于商业用途、仓库、停车场等用途。为寻求更大的地下面积，往往会采取措施向地下深处进行深挖，致使地下结构的层数增多，而基坑也会随着层数往上涨而变深。 

　　围护结构在土层条件较差的情况下，设计时往往会选用多道内支撑形式。高层建筑的层数多，施工工艺较为复杂，且需要的时间也较一般工程项目建设长。因此，采取合理的设计方案与施工技术，在较短的工期内完工，会给施工单位与建设单位创造效益。 

　　（三）地下室外墙设计问题 

　　地下室外墙结够设计在高层建筑中也是较为重要的一部分。无论是普通建筑还是高层建筑，墙面最基本的要求应该是整体保持平整、无裂缝与渗漏问题。外墙是要承受住各梁板作用的压力以及墙体外侧的水土压力水平荷载。但是在地下室外墙设计中，水土的压力以及施工过程中的受力情况往往不能精确的预测与计量，因此，给正确无误的设计地下室外墙结构带来了困难。 

　　（四）地下室地板设计问题 

　　有经验的地下室底板设计者与施工者都清楚高层建筑的地下结构自重往往较轻，对于地下水浮力承受力较弱。针对以上这种情况，在进行地下室地板结构设计中抗浮设计问题颇为重要。设计者应该充分的考虑地下结构本身的自重问题以及地下室地板是否会发生渗漏等问题，将地下各楼层的底板厚度以及水平刚度进行调整或适当的增加，并结合抗拔钻孔灌注桩技术，使静水压力产生的上浮力处于平衡的状态，从而使地下室地板能够正常的使用。 

　　2、建筑工程地下室结构设计分析 

　　2.1地下室平面结构设计 

　　对于地面层为高层建筑的地下室结构设计来说，需要综合地考虑到防火、通风、使用功能、人防要求、设备用房、管道、坑道、排水、采光等一系列专业性的问题，如果一地下室的长度超出了预先规定好的长度时，需要与地下室结构专业相配合，确定是否在设计中设置变形缝。但在一般的情况下，最好或尽可能地不要设置变形缝，因为如果设置了会使排水设计产生极大的困难。如实在需要设置的话，设计人员需通过设置后浇带的方式解决。另外，在地下室结构设计中，设计人员还应注意采光的设计，对于高层建筑来说，地下室采光设计并不容易，因此，可以通过在侧壁作附加通长采光井，但采光井外壁又不用与地下室顶板整体进行连接，这样才会保证地下室整体结构稳定且功能完善，才能有效地将地面部分的风力作用及地震等外界因素转入侧壁或地面，满足高层建筑的地下室埋深要求。 

　　2.2地下室抗浮抗渗结构设计 

　　对于此类设计来说，其最为常见的问题就是地下水位的勘察问题。在实际的地下室结构设计中，因仅参考了正常的使用极限状态，对防洪防潮等设计没有足够的得视，而导致了地下室后期施工过程中因抗浮抗渗不够出现局部裂痕现象。因此，在地下室设计时，要充分地考虑到这一问题，并进行现场研究与分析后方可进行设计。另外，要想达到有效的抗渗，还必须做到以下几点要求： 

　　首先，要补偿收缩混凝土。指在混凝土中掺入微量的膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当差值大于或者等于混凝土的极限拉伸力度时，便可控制裂缝了；其次，膨胀带。指混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全地补偿混凝土的早期收缩变形情况，而需要设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工；再次，后浇带法。后浇带法作为混凝土早期短时间释放约束力的一种新型技术，相比于长久性的变形缝已经有了很大的改进和提高，并得到了广泛应用。 

　　2.3地下室抗震结构设计 

　　抗震设计是地下室设计中必不可少的设计。在建筑的中，抗震的设计是按照不建筑物不同的高度来设定的。如果地下室的抗震设计不足，会直接影响到地面建筑物的安全性能。一般来说，在抗震设计中，地下室的墙柱应该与地面部分的墙柱结构相协调统一。对于地下室顶板室内外板面标高变化处，当此标高变化超出了梁高范围时，则会形成错层，应当采取一定的措施进行处理。在地下室结构设计中，相关规范明确表明，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，而地下室顶板为无梁楼盖时则不应该作为上部结构的组成部分。结构计算应该向下计算，至少要满足地下室楼层或底板抗震要求，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上开始计算，并且应包括地下层部分。 

　　2.4地下室外墙结构设计 

　　地下室外墙设计是整个结构设计的重点，应该按照水质、土质的特别进行计算，在计算过程中应该注意荷裁的问题。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载两部分。竖向荷裁又分为上下两部分与传重与自重；水平荷裁包括地面荷裁、侧向荷裁与人防等。在实际的设计中，竖向荷裁对抗震能力一般不起任何的作用，因此，在设计中只考虑水平荷裁的抗震能力就可以了。另外，对静止土压力来说，必须通过有效的验证来确定。当静止土压力不具备验证条件时，则需取砂土0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7进行实验；此外，在进行地下室外墙配筋计算时，对于带扶壁柱的外墙，在计算时不是根据扶壁柱的尺寸大小来进行计算的，而是通过双向板的平均值来计算配筋的；扶壁柱计算则是按地下室的总体结构进行计算分析，并将所得结果进行配筋使用的，其并不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。 

　　总结语 

　　通过上述分析上述难点问题，我们可以看出，地下结构设计好坏对于建筑施工质量以及整个高层建筑都有着非常大的影响。因此，在地下结构设计阶段应该顾全大局，仔细衡量所有的问题，才能在施工中减少不必要的问题出现，从而保证建筑物的质量得到有效控制。 

　　参考文献： 

　　[1]张同波.建筑工程中影响施工的部分设计问题的研究与思考[J].施工技术，2011（01）. 

　　[2]桂丽娟.浅谈地下室防水施工[J].科技与企业，2012（03）.