高层建筑地下室结构设计常见问题分析

高峰

摘要：高层建筑的地下室结构设计中包括层高、抗浮以及裂缝等一些问题的控制。通过对地下室结构设计中常见的几种问题的介绍，探讨几种合理的解决方案。

关键词：高层建筑；地下室；沉降；抗浮

前言

在现代高层建筑中，通常都要设置地下室大地盘结构，并且地下工程的设计在现代工程设计中显得越来越重要。地下工程具有：施工周期长、难度大以及材料消耗大等特点。所以在整个高层建筑设计中，地下室设计对整个工程的进度有很大的影响。在对地下室进行结构设计时，要注重概念设计，减少工程造价。

1地下室的层高

一旦建筑方案确定之后，就不可以进行大幅度的结构调整。通常情况下可以根据需求进行层高的调整。在建筑上，地下室的层高对其影响的力度是非常大的，一旦层高发生变化，建筑整体就要随之发生变化。调整层高时就需要对土方开挖、基坑支护、降水要求以及抗浮水位和施工工期等产生影响。基于上述的情况，通过实践研究表明，在设计地下室的层高时，其设计高度应该低。由于通过建筑和设备净空要求以及结构层最低点的特点来决定层高，所以为了减少其净高可以把其顶板结构的最低点抬高。

具体措施是：使用预应力空心楼板、无梁盖楼以及宽扁粱等作为顶楼板设计方案。在某工程设计中，地下室的人防等级是核5级，最大跨度是9.7米。梁板采用普通的形式，梁高是1.4米；采用宽扁梁结构时，梁高则是0.9米；而顶楼板是预应力空心结构时，只要暗梁就可以了，两者的厚度一共为0.6米。从上述工程实例就可以看出，净高受顶板结构形式的影响是比较大的。

当地下室的顶板是无梁楼盖时，该楼板就不能够当做嵌固上部结构的部位。在进行结构计算时应该计算至符合嵌固端要求的底板或者楼层，这时的计算是向下计算。而对剪力墙底部计算加强区的层数时，则运用从下（地面或者地下层）往上算的方法。

对柱网进行布置也能通过合理调整地下建筑的排布达到减小净高的需求。根据地下室的用途可以进行科学的柱网布置。地下室一般用作停车场，因此针对这种用途的地下室，可以通过合理规划车道和车位的方法，使转换结构减小，这样就能够达到减少净高的需求，另外还可以降低地下工程造价。

2抗浮问题

对于不同的地区，其地下水位是不同的，在多雨的地区，其地下水位就相对浅。针对这样的情况，对地下室进行设计时就要考虑到抗浮问题。尤其是纯地下室和裙房的抗浮。为了解决这中情况，通常应采取的对策有四种：第一，通过将基坑坑底的高度进行提升，这样能够把抗浮设防水位降低。目前在设计基础底板时，通常采用的筏板基础有两种：梁板式和平板式。在重量上，两者没有太大的区分；但是在基顶标高一定的情况下，平板式筏板的埋深要小于梁板式。梁板式的基础高度就高，不符合降低抗浮水位的要求。所以应该采用平板式的筏板基础是比较合理的。第二，采用无梁楼盖或者宽扁梁形式的楼盖。通常情况下，宽扁梁的跨度是其截面高度的16-22倍，因此采用这种结构能够符合较低的地下层高的要求，抗浮设防水位也就降低了。第三，增加底板厚度。增加地下室底板厚度能够增大其重量，重量增大了，抗浮问题就能够得到缓解。这种情况下，地下室顶板的板块与板块间就不需要再添设次梁。第四，增设抗拔桩。对于层数不多的建筑以及裙楼，在进行地下室设计时可以设置抗拔桩。对地下水位要进行检测，因为其变幅能够影响到地下室设计中的抗浮设计。在实际施工中，洪水期通常不被重视，设计者只将正常使用中的极限值作为考虑范围。这种设计存在着很大的安全隐患。在施工时就会出现抗浮不足而发生建筑结构破坏的情况。由于地上部分的建筑情况通常是比较复杂的，例如：同一地下室的整体结构上方可能有许多底层或者高层建筑，局部有的没有地上建筑，地下面积大，但是又不是规则的形状等，这些情况都比较复杂，要针对具体问题具体解决。

3沉降不均匀

为了解决这个问题目前建筑业通常采用的方法有：

在高层建筑和裙房间设置沉降缝。通过这种方法，建筑各个部分间就不会产生相互影响的现象，从而发生自由沉降。采用这种形式，沉降过程产生的力就变得均匀了。但是这种方法存在者一定的弊端。在这两建筑间设置了沉降缝，那么对于地下室的防渗漏、基础埋深以及建筑的整体稳定性和立面处理等都产生了一定的不利影响，尤其在有人防要求的地下室设计中，这种设计更不理想。

高层建筑与裙房之间无沉降缝。在这种情况下，将端庄端设置在砂卵石层或者坚硬的基岩上。这种设计，既能够减少沉降差有能够符合地基承载力的要求。这种方法在行业内被称作“抗”。但是这种方法也有一定的缺陷，它的设计需要耗费的材料相对较多，通常为了符合建筑商的经济利益，这种方法只用于那些地基持力层很差的建筑设计或者超高层的建筑设计中。

在主裙楼间先设置沉降后进行浇带。在不切断钢筋的情况下，先對主楼进行施工，主楼施工完毕后再对裙房进行沉降施工。等待这两部分基本都沉降结束后才进行浇筑，最后进行浇带。这种使用时间差的办法就能够将沉降差解决，并且采用这种方法能够避免因设置沉降缝而产生的一系列问题。这中方法也叫做“调”。

4控制裂缝

高层建筑的外墙结构很容易产生收缩的现象，由于结构本身以及基坑边壁的限制力，发生收缩现象后就很容易产生拉应力，这种力通常很大，能够使外墙出现裂缝的现象。通常对外墙裂缝的宽度要求不能大于0.2毫米。通过计算裂缝宽度就能够控制配筋量。

地下室控制裂缝发展的方法主要通过以下几点方法进行解决：

（1）补偿收缩混凝土。这种方法是将微膨胀剂如HEA和UEA等，加入到混凝土中。混凝土的膨胀值和其最终收缩值之差应该不小于其极限拉伸值，这样就能够控制裂缝的开展。

（2）设置膨胀带。混凝土中添加的膨胀剂，由于它的变形和混凝土没有添加膨胀剂前收缩产生的变形力度不完全相同，不能完全补偿。通过大量的工程实践，增设膨胀带进行加强，可以解决这个问题。

（3）后浇带。这中技术手段能够应对混凝土早期释放的短时约束力而产生变形缝。

（4）在混凝土中增加钢筋，提高其抗拉能力。为了避免由于侧壁顶板和底板的限制，混凝土产生不一致的胀缩情况，可以将水平暗粱抵抗拉力设置在墙体中得到解决。

5结语

现代高层建筑所涉及的范围很广，其中地下室工程所包含内容也十分的综合。由于地下结构的复杂性，所以在建造时要求综合考虑各方面的内容，协调各个部门共同解决地下室结构设计问题，提高经济效益，增强结构的安全性。