建筑工程地下室结构设计分析与探讨

尚勇兵

摘要：地下室的建筑结构设计主要包括：荷载合计、抗震设计、外墙设计、顶板设计、抗浮抗渗设计等，高层建筑地下室结构设计人员要在综合分析高层建筑情况，灵活调整设计方案，提高地下室结构设计水平，优化地下室结构，为建筑行业发展奠定基础。

关键词：建筑工程;地下室;结构设计

随着城市化进程的加快，出现了越来越多的高层建筑，并且土地使用面积越来越紧张，须建地下室以满足人们的需求。但是因为地下工作比在地上工作困难得多，因此，地下室的结构和构造设计相对更加严格，以确保地下室与地上部分之间的连接不会产生任何问题。

1 地下室结构的设计难点分析

与其他建筑相比，地下室楼层的建设非常严格且极其复杂，在规划地下室结构时，必须综合考虑许多因素，比如消防通风、功能用途、民防要求、设备线路等。在规划中应充分考虑专业设计概念，如通道、排水和照明等。在具有底部结构的地下室中，地上部分通常不会遇到问题，然而在纯粹的地下室设计中，渗水问题经常发生。同时，由于地下室设计的施工往往只考虑到正常的使用环境，而对施工过程和防洪、防潮等不够重视，对建筑物经常造成局部损坏，并在以后的使用过程中出现裂缝和其他问题。另外，基础施工和材料选择的设计和施工是相同的，这给基础设计的施工带来了一些困难。主要包括基本施工、地下室防浮结构、下水道结构、地下室施工和地下室外墙体结构等。

2 建筑工程地下室结构设计要点

2.1 荷载合计

高层建筑工程的地下室结构荷载设计主要包括：爆动荷载、土压力荷载、地面建筑荷载、自重荷载及人防荷载我国建筑工程地下室结构设计相关规范指出：设计人员在设计过程中要综合地下室各个部门的综合荷载，考虑各工程的结构特点，严格依照相关规定开展荷载组合，并确定地下室结构中参与荷载部分，主要为：顶板、侧墙、外墙、内承重墙、基础;设计人员要分别确定顶板核爆动荷载标准值及静荷载标准值、侧墙竖向核爆动荷载标准值、上方建筑物自重标准值、外墙横向核爆动荷载标准值、内墙重墙自重标准值、底板核爆动荷载标准值、地下室墙身自重标准值高层建筑工程地下室结构设计人员在进行地下室的防控荷载组合时，要重点解决核爆动荷载作用与静荷载共同存在的问题。

2.2 水平结构设计

对于底层的地下室高层建筑设计，有必要在地下室考虑一些专业问题，如防火、通风、公用设施、人防、机房、管道、通道、排水、照明等。如果长度超过预定长度，有必要使用基础结构来确定是否应在结构中进行设置。但是，在正常情况下，最好尽可能地调整变形接头。如果需要进行设置，设计师必须通过调整相关设置来解决问题。此外，设计师应注意地下室的照明设计。对于地下室的照明设计并不容易，因此，在侧墙上可以附加额外的光照，设置不需要灯座的外壁，它可以连接到整个地下室的屋顶，以确保地下室整体结构的稳定，有效地将风效应和地震等外部因素转移到侧墙或地板上，以满足高层建筑的要求。

2.3 抗震设计

抗震设计是地下室设计中必不可少的组成部分，在建筑物中，抗震设计取决于建筑物的高度。如果地下室的抗地震水平不足，将直接影响建筑工程结构的安全性能。一般来说，墙柱应在混凝土中与底部的墙柱结构相匹配，要改变地下室顶板上的内外板的高度，如果高度变化高于梁的高度，就会形成误差层，这时应采取一些措施进行处理。在地下室施工设计中，根据有关规定，精准地设计地下室的顶层结构，应采用梁和顶部结构的构件，同时地下室屋顶不应作为上部结构的组成部分。如果是高架地板，则应向下计算静态应力，以满足地下室地面或建筑物的抗震要求。但是，剪力墙底部的层数应从地面计算，并包括地下室部分。

2.4 外墙设计

地下外墙的设计是整个结构设计的重点，应根据具体的水质和土壤条件进行计算。地下室外墙上的负荷分为两部分：水平荷载和垂直荷载。垂直荷载分為上部和下部、重量和自重;水平荷载包括地面荷载、剪切荷载和人防工程。在实际设计中，垂直承载能力一般没有影响，因此，只考虑设计中的水平承载抗震能力。此外，必须通过有效验证确定静态土压力。如果静土压力没有显示验证条件，则砂应在0.34～0.45 MPa之间，黏土应在0.5～0.7 MPa之间。另外，在用支撑柱计算外壁的地下外墙的加固时，计算不是基于支撑的尺寸，而是使用双向板的平均值来计算加固，基台的计算要基于地下室的整体结构。在设计中，不应根据外壁的双向板的传递载荷来测试支撑柱的加强。另外，根据外壁和支撑件之间的变形协调原理，该结构对外壁的垂直壁的加强不充分，支撑件的加固较少，并且外壁的水平分布过大。因此，要精确计算外壁部分或外壁支撑部分的地下外壁的加强处，其中钢筋混凝土和内部分隔壁垂直于外壁方向连接。

2.5 顶板设计

高层建筑地下室结构设计中，顶板设计是一项十分重要的工作，地下室顶板就是高层建筑中地上结构的水平约束支座，水平约束支座的刚度越大，其约束效果越强地下室结构顶板需要具有一定厚度，顶板厚度指数要≧160mm设计人员在进行地下室结构设计中的顶板设计时，要确定其厚度指数符合建筑结构标准，充分满足地下室人防的需求，设计人员还要严格依照“抗震设计规范”进行上部结构顶板嵌固，并严格设计顶板强度、板配筋率、侧向刚度此外，设计人员要严格依照相关规范，采用梁板结构进行上部结构嵌固工作队设计人员在进行地下室结构设计时，要向下算直到满足嵌固端要求的地下室底板，并且在计算剪力墙底部加强区时要从地面向上计算，将地下层包括在内。

2.6 地下室抗浮、抗渗设计

通常而言，对高层建筑进行地下室结构设计的过程中常遇到的问题大致可分为以下几类：①没有按照相关规定对地下水位进行勘察，并且编成准确的数据报告，或者是这类数据报告中没有涉及到浮力计算及地下水位的变动幅度，没有对地下室的斜坡道的抗浮能力进行计算，地下室主体和修建的斜坡道之间的连接缝没有得到良好的处理;②没有进行合理的抗浮验算，依据准确的地下水位数据可以有效验算出地下室的抗浮力能力。在具体的设计方案中只考虑到通常情况下地下室的最大限度载荷量，以此推算出其抗浮能力。而没有考虑到建设过程中自然变化情况下地下室的抗浮力的影响，如汛期。这就会导致地下室在修建过程中由于设计的抗浮能力小于实际需求抗浮能力，而造成地下室部分位置出现损坏。除此之外，还会存在一个大面积地下室的上面同时修建多个建筑物的情况，这样就会因为地面建筑分布不均，就会很难控制地下室的抗浮力，这就需要经过严格详细的分析之后才可以进行地下室建设和地上建筑物的修建。

3 结语

综上所述，只有地下室的设计符合规定的要求，才能有效保证整个建筑的安全。因此，在实际工作中，应科学合理地采取有效措施，提高建筑工程地下室结构的设计水平，促进建筑工程整体质量的提升，实现我国经济社会良好的发展。

参考文献：

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[3] 林岩青.建筑工程地下室结构设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（21）.

（作者单位：湖北华宇高科建筑设计咨询有限公司）