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【摘 要】随着社会经济的快速发展，建筑行业也成为人们关注的重点，地下室是建筑工程的重要环节，若地下室结构设计不合理，就会给整个建筑工程项目带来极大地隐患。基于此，本文就高层建筑工程地下室结构设计进行分析与研究。
【关键词】高层建筑；地下室；设计
引言：
在我国现阶段，高层建筑已经进入一个飞速发展的时期，它已与人们的生活紧密相连。而高层建筑大多数都设有地下室，一是出于对地下空间的使用利用上的考虑，比如在地下室设置车库；二是根据规范的要求，高层建筑基础一般埋置深度较大，设置地下室较为经济且较为合理。然而现阶段，我国高层建筑地下室结构设计中仍然存在比较多的问题，如何有效地针对高层建筑地下室结构设计中出现的问题提出相应的解决措施，是目前结构设计中的一个比较重要的任务。
一、地下室结构平面设计
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，所以一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。由于地下室的结构部位比较特殊，所以在采光通风井方面的设计也非常重要，对于地下室的抗渗性和抗震性等都有很大的影响。
二、地下室外墙的结构设计
地下室外墙是地下室的重要组成部分，在高层建筑地下室结构设计的过程中，地下室外墙的设计起着至关重要的作用。地下室外墙不仅承受了上部结构传来的竖向荷载，同时也承受了水平荷载（水平荷载包含有土压力，地面堆载产生的侧向压力，水压力以及人防荷载等）。但是在地下室外墻的结构设计中，上部结构竖向荷载产生的内力一般不起控制作用，起控制作用的还是由水平荷载产生的内力。地下室外墙一般根据周边的支承情况按双向板或单向板计算内力。地下室的内墙一般距离相距较远，因而在实际的设计中一般按底部（基础底板或中间层楼板）作固定支座，顶板处作铰接支座来计算地下室外墙。且计算时仅考虑水平荷载作用，不考虑水平荷载和竖向荷载组合的压弯作用效应。
通常设计中，地下室外墙采用的混凝土等级不会太高，一般为C30。这是由于强度等级过高必然导致混凝土的水泥用量较大，较易产生裂缝，容易引起渗漏。但是大多数的实际高层建筑中，地下室外墙上往往都有框架柱，这些框架柱承受了上部结构的荷载，因此它们的混凝土强度等级往往较高，一般都高于地下室外墙的强度等级。从设计角度来看，上述做法是符合规范要求的，但是混凝土标号的不同会给实际施工带来一些不便。如果都按低标号混凝土施工，必然会影响结构的安全；如果都按高标号混凝土施工，显然会提升造价，经济性不高。对于强度等级相差不是特别大的情况时，通常我们可以采用墙柱交接处加腋的方式来解决上述问题，加腋后都可按地下室外墙的混凝土标号来浇筑。
三、地下室结构底板、顶板与基础设计
与地下室结构外墙相同，底板设计除应考虑承载能力方面的要求外，还应考虑其抗渗、防水能力，因此需要将地下室底板的厚度一般不小于400mm ，配筋率不小于0.25%。若结构基础采用桩箱或桩筏，则还应充分考虑底板抗冲切、抗剪切、抗弯以及局部受压承载能力等是否满足要求。
结构设计过程中，对地下室结构顶板的厚度有着明确的限定，这主要是为了保证其具有足够的刚度，从而在水平方向上对上部结构拥有较好的约束作用。设计顶板厚取值不应小于16cm，人民防空地下室顶板厚度还需满足人防的特殊要求。
高层建筑结构常用基础形式为桩基，桩基结合地下室或其底板常组合成桩箱或桩筏基础。对于端承型钻孔灌注桩，若其桩端持力层为碎卵石层或强风化岩，则可在桩身混凝土达到预定强度值后借助事先预埋注浆小直径钢管对桩端持力层进行压力注浆，运用此法所成的桩承载力有大幅度提升，相应地可以减少用桩量，降低工程成本。
四、地下室的抗震设计
在地下室设计中，非常常见的一个方面就是抗震设计；如果有缺陷存在于抗震设计中，就会直接影响到整个高层建筑的抗震性能。建筑工程上部分结构的墙柱需要一致于地下室的墙柱结构。如果有变化出现于地下室顶板板面标高，有错层形成，超过了梁高的范围，那么就需要采取一系列的处理措施，否则就会对地下室的设计造成影响。在相关的设计规范中，明确指出上部结构的地下室楼层的顶层盖应当用梁板的结构。
五、地下室的抗浮和抗渗
地下室的抗浮、抗渗设计通常出现地下水位没有根据探测报告的要求或探测数据中没有把浮力的地下水位及其变幅情况考虑在内；地下室斜坡没有对抗浮情况加以验算，地下室斜坡道和主体的分缝处没有进行处理；抗浮验算达不到规定的要求等。进行地下室抗浮设计的主要依据是地下水位及变幅的情况。事实上，在进行地下室的抗浮设计时，只把地下室的正常使用限度考虑在内，而忽视施工时期和洪水时期的情况，会导致地下室在进行施工的时候由于抗浮不合格，遭到局部破坏的现象。在大面积地下室的上部大多建有很多高层和低层的建筑物，因为地下室面积很大，形状各不相同，并且地下室上方的布局中不存在建筑，如此的情况导致地下室的抗浮设计比较复杂，不好处理。必须对该建筑层进行详细的分析，随后进行抗浮设计。进行地下室的设计除了达到受力标准之外，抗渗设计也是非常重要的一方面。因为钢筋混凝土结构施工一般带有裂缝工作，想要满足抗渗的结果，通常可以运用下列措施。
1.对混凝土进行收缩补偿。在混凝土之中加入少量的膨胀剂，从而以混凝土的膨胀值消除混凝土的最后收缩值。如果差值大于或等于混凝土的极限拉伸，就可以合理掌控收缩值。
2.在混凝土中添加的膨胀剂，膨胀变形不可以把混凝土早期的收缩变形进行补偿，混凝土收缩补偿带的设置可以有助于混凝土连续的浇筑达到无缝施工的状态。
3.后浇带的设置为混凝土早期释放约束力的有效技术，在长久性变形缝上面已经有了较大的应用和改进。
4.加强钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土必须把加强抗变形压钢筋考虑在内，例如：在地下室侧壁加强水温度筋，从而起到强化混凝土表面的作用；地下室的侧壁遭受底板和顶板的约束作用，由于混凝土的膨胀收缩性能不一致，可以在地下室的墙体中部建立水平暗墙，从而提高建筑的抵抗拉力。在进行上述措施之时，必须做好混凝土的养护工作。
结束语
地下室结构设计的质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性、抗渗性以及通风排水方面的设计，提高地下室结构设计的质量。随着建筑业的不断发展，结构设计师要不断的提升自己的设计水平，要敢于创新、勇于尝试，将新材料、新技术应用于地下室结构设计中，提高地下室结构设计的质量，为建筑业的发展创造有利的条件。
参考文献：
[1]吴仲平.基于高层建筑地下室结构设计的分析[J].广东建材，2012，05：54-55.
[2]徐氢清.高层建筑超长地下室结构设计的若干问题[J].科技创业家，2012，19：50.
[3]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2009，12：151-152.
[4]张朝云.带地下室高层建筑结构嵌固端的选择及相关问题研究[D].重庆大学，2008.
[5]陈冬萍.大底盘多塔楼高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].广西水利水电，2010，04：59-61+71.
【关键词】高层建筑；地下室；设计
引言：
在我国现阶段，高层建筑已经进入一个飞速发展的时期，它已与人们的生活紧密相连。而高层建筑大多数都设有地下室，一是出于对地下空间的使用利用上的考虑，比如在地下室设置车库；二是根据规范的要求，高层建筑基础一般埋置深度较大，设置地下室较为经济且较为合理。然而现阶段，我国高层建筑地下室结构设计中仍然存在比较多的问题，如何有效地针对高层建筑地下室结构设计中出现的问题提出相应的解决措施，是目前结构设计中的一个比较重要的任务。
一、地下室结构平面设计
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，所以一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。由于地下室的结构部位比较特殊，所以在采光通风井方面的设计也非常重要，对于地下室的抗渗性和抗震性等都有很大的影响。
二、地下室外墙的结构设计
地下室外墙是地下室的重要组成部分，在高层建筑地下室结构设计的过程中，地下室外墙的设计起着至关重要的作用。地下室外墙不仅承受了上部结构传来的竖向荷载，同时也承受了水平荷载（水平荷载包含有土压力，地面堆载产生的侧向压力，水压力以及人防荷载等）。但是在地下室外墻的结构设计中，上部结构竖向荷载产生的内力一般不起控制作用，起控制作用的还是由水平荷载产生的内力。地下室外墙一般根据周边的支承情况按双向板或单向板计算内力。地下室的内墙一般距离相距较远，因而在实际的设计中一般按底部（基础底板或中间层楼板）作固定支座，顶板处作铰接支座来计算地下室外墙。且计算时仅考虑水平荷载作用，不考虑水平荷载和竖向荷载组合的压弯作用效应。
通常设计中，地下室外墙采用的混凝土等级不会太高，一般为C30。这是由于强度等级过高必然导致混凝土的水泥用量较大，较易产生裂缝，容易引起渗漏。但是大多数的实际高层建筑中，地下室外墙上往往都有框架柱，这些框架柱承受了上部结构的荷载，因此它们的混凝土强度等级往往较高，一般都高于地下室外墙的强度等级。从设计角度来看，上述做法是符合规范要求的，但是混凝土标号的不同会给实际施工带来一些不便。如果都按低标号混凝土施工，必然会影响结构的安全；如果都按高标号混凝土施工，显然会提升造价，经济性不高。对于强度等级相差不是特别大的情况时，通常我们可以采用墙柱交接处加腋的方式来解决上述问题，加腋后都可按地下室外墙的混凝土标号来浇筑。
三、地下室结构底板、顶板与基础设计
与地下室结构外墙相同，底板设计除应考虑承载能力方面的要求外，还应考虑其抗渗、防水能力，因此需要将地下室底板的厚度一般不小于400mm ，配筋率不小于0.25%。若结构基础采用桩箱或桩筏，则还应充分考虑底板抗冲切、抗剪切、抗弯以及局部受压承载能力等是否满足要求。
结构设计过程中，对地下室结构顶板的厚度有着明确的限定，这主要是为了保证其具有足够的刚度，从而在水平方向上对上部结构拥有较好的约束作用。设计顶板厚取值不应小于16cm，人民防空地下室顶板厚度还需满足人防的特殊要求。
高层建筑结构常用基础形式为桩基，桩基结合地下室或其底板常组合成桩箱或桩筏基础。对于端承型钻孔灌注桩，若其桩端持力层为碎卵石层或强风化岩，则可在桩身混凝土达到预定强度值后借助事先预埋注浆小直径钢管对桩端持力层进行压力注浆，运用此法所成的桩承载力有大幅度提升，相应地可以减少用桩量，降低工程成本。
四、地下室的抗震设计
在地下室设计中，非常常见的一个方面就是抗震设计；如果有缺陷存在于抗震设计中，就会直接影响到整个高层建筑的抗震性能。建筑工程上部分结构的墙柱需要一致于地下室的墙柱结构。如果有变化出现于地下室顶板板面标高，有错层形成，超过了梁高的范围，那么就需要采取一系列的处理措施，否则就会对地下室的设计造成影响。在相关的设计规范中，明确指出上部结构的地下室楼层的顶层盖应当用梁板的结构。
五、地下室的抗浮和抗渗
地下室的抗浮、抗渗设计通常出现地下水位没有根据探测报告的要求或探测数据中没有把浮力的地下水位及其变幅情况考虑在内；地下室斜坡没有对抗浮情况加以验算，地下室斜坡道和主体的分缝处没有进行处理；抗浮验算达不到规定的要求等。进行地下室抗浮设计的主要依据是地下水位及变幅的情况。事实上，在进行地下室的抗浮设计时，只把地下室的正常使用限度考虑在内，而忽视施工时期和洪水时期的情况，会导致地下室在进行施工的时候由于抗浮不合格，遭到局部破坏的现象。在大面积地下室的上部大多建有很多高层和低层的建筑物，因为地下室面积很大，形状各不相同，并且地下室上方的布局中不存在建筑，如此的情况导致地下室的抗浮设计比较复杂，不好处理。必须对该建筑层进行详细的分析，随后进行抗浮设计。进行地下室的设计除了达到受力标准之外，抗渗设计也是非常重要的一方面。因为钢筋混凝土结构施工一般带有裂缝工作，想要满足抗渗的结果，通常可以运用下列措施。
1.对混凝土进行收缩补偿。在混凝土之中加入少量的膨胀剂，从而以混凝土的膨胀值消除混凝土的最后收缩值。如果差值大于或等于混凝土的极限拉伸，就可以合理掌控收缩值。
2.在混凝土中添加的膨胀剂，膨胀变形不可以把混凝土早期的收缩变形进行补偿，混凝土收缩补偿带的设置可以有助于混凝土连续的浇筑达到无缝施工的状态。
3.后浇带的设置为混凝土早期释放约束力的有效技术，在长久性变形缝上面已经有了较大的应用和改进。
4.加强钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土必须把加强抗变形压钢筋考虑在内，例如：在地下室侧壁加强水温度筋，从而起到强化混凝土表面的作用；地下室的侧壁遭受底板和顶板的约束作用，由于混凝土的膨胀收缩性能不一致，可以在地下室的墙体中部建立水平暗墙，从而提高建筑的抵抗拉力。在进行上述措施之时，必须做好混凝土的养护工作。
结束语
地下室结构设计的质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性、抗渗性以及通风排水方面的设计，提高地下室结构设计的质量。随着建筑业的不断发展，结构设计师要不断的提升自己的设计水平，要敢于创新、勇于尝试，将新材料、新技术应用于地下室结构设计中，提高地下室结构设计的质量，为建筑业的发展创造有利的条件。
参考文献：
[1]吴仲平.基于高层建筑地下室结构设计的分析[J].广东建材，2012，05：54-55.
[2]徐氢清.高层建筑超长地下室结构设计的若干问题[J].科技创业家，2012，19：50.
[3]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2009，12：151-152.
[4]张朝云.带地下室高层建筑结构嵌固端的选择及相关问题研究[D].重庆大学，2008.
[5]陈冬萍.大底盘多塔楼高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].广西水利水电，2010，04：59-61+71.