关于高层建筑结构大底盘地下室的设计研究

摘要：本文通过分析大底盘高层地下式结构的特点，研究了高层建筑结构大底盘地下室设计的细节，并用实际的建筑工程作为实例，系统地讲解了与大底盘地下室设计相关的内容，希望为相关的建筑工程设计以及研究提供合理参考。

关键词：高层建筑;大底盘结构;地下室设计

引言：近年来，我国高层建筑随着社会发展逐渐提升了利用率，但在实际的建筑工程落实过程中，场地面积较小、住户多且城市规划中严格的绿化要求等，导致大底盘地下室工程多数被设置在多塔高层建筑下。因此，此类地下室设计需要注意基础沉降不均匀、超长结构抗裂等问题。

一、大底盘高层地下室结构特点

带有地下室结构的建筑有一个共同特点，就是建筑的上部结构和地下室都具有共同位移场，能够相互协调变形，同时地下室外产生的回填土又对整体建筑结构具有约束作用。此种约束作用主要体现在对建筑地下室水平位移的约束，但对于建筑竖向位移和转动产生的作用不大。由此可见，模型计算分析工作中有两项关键概念，即“嵌固部位”以及“嵌固端”，在日常的建筑设计工作中可以发现，许多经验不足的工作人员会将两者混为一谈。

上述两项概念中的嵌固端指的是力学嵌固，与计算模型相比，指的是除了轴力、弯矩之外，水平位移和竖向位移等都“=0”的部位。而嵌固部位指的是强度嵌固，即在部位限定结构水平进行位移，但对于其他自由度不添加限制。在我国的现行规范当中，高层结构地下室嵌固指的就是强度嵌固而不是力学嵌固[1]。

二、高层建筑结构大底盘地下室的设计研究

（一）工程概况

该工程是某地一处结合公寓、教学和停车功能为一体的高校综合建筑项目，总共有四座塔楼，高度分别是44.8m12层（A）、45.5m15层（B）、65.8m18层（C）和58.6m15层（D）的四座建筑，上述四栋楼的二层裙房和地下室相连，同时A/B/C之间有空中走廊相连。A楼房采取的施工结构是现浇框架，而B/C/D使用结构的则是现浇框架-剪力墙。该工程整体抗震强度为7度，类别为Ⅱ类，风压为0，50KN/m2。

上文中提到的工程建筑布局如图1所示。

（二）工程问题及计算

在对大底盘建筑进行计算分析时，需要考虑的是大底盘建筑的整体性、上部建筑的变形能力。在分析时，可以将建筑定义弹性楼板展开处理，将每栋建筑看成刚性楼板，在计算时，需要为建筑整体构建两组计算模型。一种是单塔模型，在计算过程中需要切分大底盘，再将各个建筑划分成为完全独立的单塔结构，分别计算后再进行整合。另一种是整体计算模型，即将各个建筑和大底盘看做整体进行计算。上文中工程使用的计算软件是“盈建科”该软件可以将大底盘建筑中的大多数控制参数计算分结构输出，例如：位移比、层间位移比等，同时还能够进行全楼构件的内力计算，最终将整体建筑相关的数据传达给设计人员，展开基础建筑设计。

（三）变形缝设置

由于上述工程中的建筑高度不同，且每栋建筑之间还存在连接的空中走廊，由此可见该工程属于在地震的作用下能够轻易扭转的“多塔结构”。经过综合考虑，小的建筑在连接距离的要求下，为满足建筑的抗震要求，工作人员可以将建筑防震缝设置在适当位置。此种做法不仅能使建筑架构拥有较小扭转作用，还能够将多塔结构的建筑分成单个的规则建筑，增强整体建筑上部结构的抗震能力。

而该工程地下室顶板及以下的结构不设置变形缝的优势如下：即水平地震可以为地下室顶板提供作用力，并将此种作用力继续传递给周边土体，此种做法可以有效降低建筑工程造价和成本投入。

（四）控制沉降差异

建筑基础沉降不均匀的问题是，大部分高度不同大底盘多塔结构需要考虑的重点问题。上文中提到该工程中的地下室不设置变形缝，为保障建筑的沉降能够尽量均匀，工作人员通过调整桩径、桩距该改善基桩支撑刚度。该工程的基础控制设计有三个部分，一方面是为减少建筑工程中各部分产生的沉降差异，工作人员在主楼建筑、裙房持力层使用不同形式，在持力层设置6-10cm左右的圆砾层。另一方面注意施工顺序，在建筑整体个塔楼以及裙房的基础间设置了沉降后浇带。

上文工程中的主楼基础沉降值如表1所示。

为改善该工程沉降差异，工作人员可以结合地区的施工经验，并增加建筑中部剪力墙筒体下的桩数，也可以结合表1数据按照建筑工程标准要求简则建筑中各部分的沉降差异，能够达到减少承台和筏板中内力和配筋的目的。

（五）地下室抗浮稳定

该工程的抗浮设防水位为室外地表的-1m，由于地下室的柱距为8m，因此在施工过程中如果使用顶板覆土的方式，就会导致建筑框架梁截面和配筋增加，最终会导致建筑整体成本投入增加。若在施工过程中使用抗浮锚杆的方案，最终就会由于地下室水位高导致粉土层和圆砾层进行成孔和压将难度较大，导致地下室抗拔效应降低。

（六）地下室抗裂

该工程地下室长度为163m，且未设置变形缝，因此，容易产生超长结构件的抗裂问题。面对此种问题，工作人员可以将膨胀加强带设置在建筑中没有后浇带的区域，为促使建筑对温度应力具有抵抗作用，将梁板的纵向钢筋质量和配筋数量都适当提高[2]。

结束语：综上所述，大底盘地下室结构设计工作综合性较强，其中会涉及到许多复杂内容，同时，建筑成本也难以控制，由此可见，为了保障建筑工程整体安全系数，同时为整体建筑的顺利实施奠定基础，可以对建筑工程中的全部因素展開深入思考，最终选取合理、科学的方案展开工作。

参考文献：

[1]郑勇.高层建筑结构大底盘地下室的设计探讨[J].智能城市，2020，6（10）：37-38.

[2]刘文甲.高层建筑群共用大底盘地下室结构设计[J].工程建设与设计，2018（13）：41-43.

作者简介：

黄源（1985-），男，本科，工程师，从事结构设计工作。