建筑工程地下室结构设计分析与探讨

文/王号 辽宁省城乡建设规划设计院有限责任公司 辽宁沈阳 110000

目前，随着国民经济的不断发展，越来越多的建筑开始将地下室设计纳入整个建筑结构设计范畴。通过合理的地下室设计，不仅可以消减地震对上部建筑结构的影响，而且还可以提高地基承载力。地下室的设计问题直接影响着建筑造价和其正常使用。为此，本文围绕建筑结构地下室设计问题展开了探讨。

1、当下建筑地下室结构的设计特点

近年来，我国建筑规模不断扩大，地下室的性能也逐渐多样化。从最初简单的存储性能到目前的地下停车场多功效构造的配合，如大型商业区和民防项目，这些功能需要适合、更高设计准则的基础架构。需要设计者不仅具备更专业的设计水平，并且具备前瞻性的设计理念。建筑物的地下结构设计是整个建筑设计的基础，因此，建筑物地下结构设计的重要性对建筑的设计和使用功能非常重要。

2、分析地下室设计中存在的问题

2.1 分析相关人防地下室的问题

对人防地下室的设计，需要尤其关注人防结构截面的最小取值。设计应与国家标准完全相符，混凝土厚与顶板最小防护厚度均必须能防护建筑面层。此外，还必须充分考虑人防构件荷载取值问题和控制底板荷载问题。由于地下室也会用于防空，在对核爆炸荷载进行分析时，应借助等效静荷载法来展开计算。另外，在进行人防地下室的设计时，还应考虑人防底板荷载的控制功能。

2.2 分析沉降不均匀问题

为了解决地下室中的沉降不均匀问题，可人工处理地基，进而降低地基沉降。对主体结构中的沉降不均匀问题，可通过桩基础或主体部分结构或整体基础可以降低最终沉降量。与此同时，还可发挥基础形式的作用和优势，展开相关计算，进而确定最终的设计。

3、建筑工程的地下室结构设计分析

3.1 关于结构选型的设计

地下室的结构设计，不仅要保证结构具有足够的抵抗侧力的刚度，而且要确保其具有较强的承载力，使结构在水平作用力的作用下产生的侧向位移值在允许范围内[2]。应整体权衡和分析结构的适用性和安全性等因素，宜选用框架结构形式，由混凝土框架结构承载纵向力和侧向力。混凝土框架应具有较强的刚度，在满足建筑整体功能的前提下，降低平面扭转对结构的影响。平面设置要相对简单、规则，使荷载均匀分布。本工程地下室的结构形式在主楼区域同主楼的上部结构，将主楼的框架-核心筒结构贯穿至基础；裙房部分和纯地下室部分为钢筋混凝土框架结构，可以从整体保证结构的连续与稳定[3]。由于基础工程的造价占据整个建筑总造价的很大比例，对地下室基础进行选择时，要充分考虑地基承载力，且要考虑整体的安全可靠性和经济合理性，避免大体积混凝土的收缩和温差裂缝以及整体的不均匀沉降。

3.2 地下室抗震结构

在我国现代建筑设计中，更加注重建筑的抗洪、抗震等多种因素。尤其是针对地震频发的地区来说，建筑地基基础设计更加注重的建筑的抗震能力。在我国城镇化进程不断推进的当下，很多高层小区、高层建筑，针对此种建筑更应该重视建筑整体、地下室的抗震性能。地下室的抗震设计作为地下室结构设计中最为重要的关键结构，与地下室的深度、地下室的墙壁结构、地下室材料等各个内容都有着非常紧密的联系。建筑师在开展地下室建筑与设计的过程中，必须要严格的结合地下室的设计图纸，把握地下室建筑工程的实际地势、地理构建情况，结合科学的地下室墙壁加固工艺，确保地下室的墙壁、地下室深度的标准化，使地下室的抗震能力实现标准化。此外，地下室的顶板和上层建筑必须要紧密、牢固的紧贴在一起，必须要保障建筑地上部分的抗震等级是二级，此外，还应该保障建筑地下室部分的抗震等级也达到二级，确保地震发生时，地下室整体抗震的稳定性，避免地震导致重大灾难事故出现。

3.3 外墙结构设计

在设计地下室外墙结构时，应深入分析其静止土的实际压力系数。如果静止土压力没有试验条件，则应根据工程标准，选用粘性土或砂土来帮助设计。并在设计外墙配筋时，按照固定支座（即底板用作墙的嵌固端）设计底部，侧壁底部和邻近底板的弯矩相同，底板抗弯能力应比侧壁大，其厚度匹配配筋量。在地下车道中，存在这方面最为典型的问题。车道侧壁采用悬臂构件，其底部抗弯能力应小于底板。如果地面层的开洞部位（比如楼梯间）具有的外墙顶部没有楼板支撑，则配筋构造及计算模型都需要完全符合实际情况。

3.4 地下室顶板结构

地下室顶板结构是与建筑上层连接、贴合的位置，其实际质量直接决定了上层建筑与地下室的实际质量，对于建筑整体都起到了重要的影响。所以在开展地下室顶板结构设计的过程中，需要严格的针对建筑整体的内容进行详细的分析，统筹建筑整体的各项环节，充分的考虑建筑管线的高度和保护土层等基础要求。地下室顶板结构必须要保障一定的承载力，通过合理的计算与分析，得数建筑标准化的承载数值，结合建筑的实际高度、性能、建筑特点、外部环境、可能预见的恶劣气候特点等内容，确保地下室顶板的实际称重和承载能力。针对一些特定的建筑功能，紧密的结合地下室的防爆能力，提升地下室的稳定性。地下室设计人员还应该的注重顶板设计中存在的漏洞，严格的统筹多种因素，切实的针对顶板设计中不合理的结构进行精确的分析并弥补，确保地下室顶板设计的科学性、合理性。

3.5 基坑支护设计

基坑支护设计应和地下室结构设计同步进行，进行基坑支护需要提前做好防水帷幕，为地下室施工提供安全可靠的施工环境。另外，应根据相关规范要求确定基坑开挖和打桩的先后顺序，全面考察周边建筑物、构筑物和整体作业环境，对于一些不利因素，应采取一定的安全防护措施。

3.6 设计平面结构

对地下室进行设计时，采光通风井的外壁和顶板必须保持一定的距离，避免破坏地下室的稳定性。由于建筑物的整体需求，地下室中通常会存在结构超长问题，外界环境较易影响加长结构尺寸，而形成裂缝，降低整个建筑物的强度。因此，在进行设计时，必须实施防裂缝设计。此外，还要注重地下室顶板结构的设计，全面考虑覆土厚度、设备管线和消防车荷载等因素，精确计算顶板的实际承载力。与此同时，在最初设计地下室平面结构时，还应综合考虑建筑的人防要求，并根据其用途，综合设计防水安全通道、采光及通风等。

结语：

总而言之，建筑地基基础及地下室结构设计不仅决定了地下室的质量，而且对建筑整体起到了重要的影响。在实际开展建筑地基基础及地下室结构设计的过程中，必须要严格的结合建筑的实际设计要求和地势地形、潜在气候环境影响，合理的针对地下室的各个环节进行科学的设计。保障地下室各个环节的承载力和建筑质量，促进我国建筑工程设计工作不断发展。