浅谈高层建筑地下室结构设计要点

浅谈高层建筑地下室结构设计要点

伍林祥

伍林祥

宿迁市时代建筑设计有限公司江苏宿迁223600

摘要：社会的不断发展使得设置有地下室的高层建筑越来越多。高层建筑设置地下室有利于建筑本身减少地震、影响上部结构、提高地基土的承载力等。地下室设计的合理与否也将对高层建筑的正常使用与造价产生重要影响。本文现对高层建筑地下室的设计关键点进行阐述。

关键词：高层建筑;地下室结构;抗浮设计;加强区高度

本文针对地下室设计中的要点问题，讨论了设计荷载、不均匀沉降、抗浮设计、防水设计、抗震墙底部加强部位的高度以及地下结构的抗震等级几个方面进行重点阐述。

一、地下室设计荷载

高层建筑地下室设计中都对荷载方面的基本要求包括上部结构自重、地下室自重、水压力、土压力以及核爆动荷载（考虑人防）等方面。同时在地下室设计方面需要综合建筑本身的一些结构特点，依照规范提出的防空地下室不一样的部位，需要着重考虑的荷载进行荷载组合。规范中对地下室结构以及各组成部分参与组合作出的荷载规定依次是：顶板——考虑顶板静荷载和顶板核爆动荷载。侧墙——横向荷载包含土压力、水压力、核爆动荷载导致的水平动荷载，竖向荷载包含外墙自重、上部结构自重、核爆动荷载标准值以及顶板传来的静荷载。内承重墙（柱）——考虑内承重墙自重，上部结构自重，顶板传来的静荷载和核爆动荷载基础，上部建筑物自重，顶板传来的静荷载，地下室墙身自重，底板核爆动荷载。

二、地下室不均匀沉降控制措施

地下室不均匀沉降控制措施主要有以下几个方面：

（1）在高层建筑主楼与裙房间设置沉降缝，使每个部分相互都不影响，由此来避免因不均匀沉降而导致的内力。但这个方法会给建筑的整体稳定、立面处理、基础的埋置深度、地下室的防渗漏等带来许多隐患。

（2）不设置沉降缝相反采用相关的措施，调整地基反力，减少不同部分的地基反力差，进而缩小不均匀沉降。例如裙房与主楼部分采取不同的基础形式，裙房采用独立基础或条形基础，而主楼采用筏基或箱基。

（3）不设置沉降缝而采用端承桩，将桩端设置在坚硬的砂卵石或者基岩层之上，这样既可以满足地基承载力要求，又能减少沉降差。但这样的方式会导致基础材料用量增多并且也不经济，通常会在超高层建筑或地基持力层比较差的情况运用。

（4）将沉降后浇带设置于主楼和裙房之间，钢筋不断，对主楼进行先施工，待主楼完工并且完成绝大部分沉降之后，然后对裙房进行施工，接着在两部分沉降都基本稳定的情况下再浇筑后浇带。这样既能减少沉降差，又可以避免因设置沉降缝引出的相关问题。

三、地下室抗浮设计

在地下室地下水位较高或埋藏较深情况下，地下室设计中就应该对抗浮计算加以重视，采用桩基之时需要计算桩的抗拔承载力。板、覆土的自重对结构有利，在计算强度时荷载分项系数取1.0，计算抗浮时荷载分项系数取0.9。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计极其的重要根据，当前存在的普遍问题是在设计时通常只考虑正常使用情况下的极限状态，然而对施工过程以及洪水期考虑到位，导致施工过程中因抗浮措施不到位而带来的局部破坏。实际结构中，地下室面积大并且形状又不规则，并且局部上方有可能存在没有建筑的情形，抗浮问题在处理上就相对困难，在设计允许的情况下就需要做出细致的分析，务必尽可能提高基坑坑底的设计标高，楼盖采用宽扁梁或者无梁楼盖，这几个方式都是用来解决抗浮问题的措施。

四、地下室防水设计

防水设计对于高层建筑地下室至关重要，所以必须做得十分可靠，且耐久性要跟建筑物同步。如果防水工程没有做到位，导致渗漏，修复起来的难度系数相对较高，且补漏费用也将极大的增加，因此必须确保地下室防水工程的施工的质量，才能避免返工补漏现象的发生。

导致地下室渗漏的主要原因有几个方面：第一，由于混凝土本身结构收缩致使裂缝；第二，混凝土不密实引起内部水分蒸发后形成毛细通路渗水；第三，由于施工而破坏的柔性防水层；第四，柔性防水层接头端处理不恰当或老化等。根据上述可能出现的情形，设计需考虑使用强度高、厚度大的高标号防水混凝土，还应添加外加剂，从而减少结构内部出现的微小裂缝，进而满足防水防渗的需求；在地下室主体结构外要做柔性防水层，并对完工后的防水层施采取保护措施。

五、地下室高层建筑抗震墙底部加强部位的高度

《抗震规范》对于部分框支抗震墙结构、大底盘结构的抗震墙底部加强部位的高度提出不大于15ｍ的要求,当底部大空间层数较多、大底盘高度较大时,通常与其它控制条件产生矛盾,也与《高层建筑混凝土技术规程》不尽相符,因此建议取消部分框支抗震墙结构、大底盘结构的抗震墙底部加强部位的高度不大于15ｍ的要求。另外有关抗震墙高度《抗震规范》并未明确规定,而底部加强区高度又和抗震墙高度有很大关系,故工程中很难操作,又如在建筑中设置半截高度抗震墙时,抗震墙高度取值明显不合理。考虑到实际存在的回填土对地下室结构的约束作用等因素,建议采用房屋高度代替抗震墙高度确定底部加强部位高度,这样概念清晰,便于操作。抗震墙底部加强区高度具体见下图一。

图一抗震墙结构底部加强区高度

六、高层建筑地下结构的抗震等级

（一）当上部建筑结构的嵌固端为地下室顶板时，地下1层抗震的等级应当同上部的结构相吻合，地下1层之下的抗震等级能够逐步的降低一个等级。对于当地下室的顶板作为上都结构嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级；对于丙类标准的设防类建筑，六七度的时侯不能够低于四级标准，八度时侯不能够低于三级标准，九度时侯不能够低于二级标准对乙类重点的设防类建筑，六度时侯不能够低于四级标准，七度时侯不能够低于三级标准，八度时侯不能够低于二级标准，九度时侯则应进行专门的研究对于地下室不存在上部结构的部分，能够根据实际的情况，进行选用三级标准或四级标准除九度之外，上部结构外较大范围的地下室结构，能够采取三至四级标准。

（二）当地下室无法作为上部建筑结构嵌固端，而需要嵌固于地下的其它楼层时，实际的嵌固位置所在的楼层及其上部地下室楼层的抗震等级，能够采取和地面结构相同，嵌固位置之下能够按照标准采用在地下室是大底盘且其之上具有多个独立的塔楼，且嵌固的部位位于地下室顶板时，地下1层的高层部位及受到高层部位影响范围内的部位，其抗震等级应当和高层部位底部结构的抗震等级相一致。具体抗震等级的确定见图二。

图二高层建筑地下室抗震等级示意图

结束语

高层建筑地下室设计是一个综合性很强的问题，设计时既要满足受力要求，又要考虑防水防水和抗震等方面设计人员应深入研究地下室设计中的要点，力求做到安全与适用协调，技术与经济同步。

参考文献

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[2]牛风民.高层建筑人防地下室给排水设计探讨[J].黑龙江科技信息.2009(07).

[3]冯海华,肖昌飞.高层建筑的地下室结构设计中的几个问题的探讨[J].建筑结构.2009(S2).