高层建筑地下室结构设计中的常见问题分析

建筑结构　高层建筑地下室结构设计中的常见问题分析　摘要：随着社会的进步，我国的城市化进程也逐渐加快，无论从建筑的规模还是从建筑的高度都变得越来越复杂。城市化的进程也使城市中空地　面积变得越来越小，所以急需增加城市中的有效使用面积，将停车库转入地下将是必然趋势，所以今年来的大多数建筑一般都带有地下室。由于高层　建筑的地下室有地下消防水池和汽车停车位等多种功能，所以如何合理设计地下室的结构将变得十分重要，意义重大。本文主要提出了在实际工作　中高层建筑地下室结构设计中常见的一些问题，并提供了相应的解决方案，不仅使地下室的结构更加合理也使高层建筑地下室的造价变得更低。　关键词：高层建筑；地下室结构；基础；造价　１．前言　由于技术、占地面积、经济等各方面的影响，现代高层建筑大多数都设有　大底盘地下室，一般都设计为一层或两层，而一般地下室的可用面积会占整　个建筑面积的十分之一左右。现如今随着人们对地下室空间的需求越来越大　和建筑的高度也越来越高，地下室的层数和在整个建筑项目中所占的比重也　越来越大。但是由于地下工程的建造周期长、建筑施工材料消耗十分大、施工　难度也很大等诸多因素，致使地下室结构设计的好坏会直接影响整个建筑项　目的施工周期、设计周期、以及建筑建造费用产生十分巨大的影响。此外，由　于地下室结构复杂因此在地下室结构设计过程中存在着很多技术问题。而那　些技术问题一般都与经济因素有着不可分割的关系，恰当的地下室结构设计　方案不仅可以缩短工期而且可以节约建筑材料，节省成本，而经济的不合理　分配也将会一些先进的设计技术的使用。所以如何调节好经济与技术在　建造地下室的工程中的关系，是每一个建筑设计人员都应该认真考虑的。　可以通过增加地下室的层高来解决，但这种方法一般还要考虑地基土的承载　能力。通常采用增加基础负重和增加地下室底板厚度来增加地下室的重量解　决抗浮问题。　（４）通过设置抗拔桩解决抗浮问题。该方法一般主要用于裙楼等地下室　上部建筑层数不多的部分。　此外，特别需要注意的问题是抗浮地下水位的确定。地下水水位及其变　幅是地下室抗浮设计重要依据，实际上地下室抗浮设计中通常只是考虑正常　使用极限状态，对具体施工过程和洪水期重视不足，所以会造成施工工程中　抗浮不够出现的局部损坏。　３．３不均匀沉降问题　通常解决不均匀沉降问题大致有一下几种方法：　（１）高层建筑和裙房之间设置沉降缝，使各个部分自由沉降，互相不影　响，可以避免由于不均匀沉降所产生的内力，但实际上，这样做会给地下室的　防渗漏、建筑的立体处理、整体稳定和基础的埋置深度带来诸多困难。　２．高层建筑地下室结设计　地下室工程涉及的专业极其复杂，在高层建筑的地下室结构设计时，需　要综合考虑人防要求、防火、设备用房、使用功能以及坑道、管道、排风、排水、　采光等各个专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，在使　用阶段塔楼部分一般不会出现抗浮问题。一般在对高层建筑地下室结构设计　时应该满足功能要求、经济合理、安全可靠，并且需要满足地下室结构抗渗的　特殊要求即按照《地下工程防水技术规范》（ＧＢ５０１０８—２００１）的要求。　（２）高层建筑和裙房之间采用端承桩，将端承桩设置在坚硬的基岩上。但　是这种方法耗费大量的基础材料，不经济。　（３）在主裙楼之间设置沉降后浇带，先施工主楼，钢筋不断，等主楼封顶　后再施工裙房。这样，用调时间差的方法解决了沉降差，同时还避免了设置沉　降缝带来的困扰。　３．４裂缝及控制问题　地下室外墙混凝土容易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，　产生十分大的拉应力，一般地下室的外墙裂缝宽度控制在０．２毫米之内，其配　筋量往往由裂缝宽度验算控制。　工程中许多设计是将地下室防水结构构件的计算弯矩调幅、有的未考虑　３．高层建筑地下室结构设计的问题及解决方案　３．１地下室层高问题　地下室结构设计通常是在确定建筑方案之后进行的，因此不可能再对建筑　做大幅度的改变和调整。一般层高是可以调整的。地下室层数的多少直接影响　到整个建筑的建造，因为地下室的层数影响到降水要求、土方开挖、基坑支护、抗　浮水位以及施工工期等。因此一般高层建筑地下室的设计人员会把层高压得很　低，而提高地下室顶板结构的最低点是缩短地下室净高的最有效的方法。　针对此问题的一般处理方法是顶板楼板采用无梁楼盖、预应力空心楼板　或宽扁梁等。然而当地下室的顶板本设计为无梁楼盖时就不应该将其作为上　部结构的嵌固部位。在结构计算中英往下计算到满足嵌固端要求的地下室层　数或底板，但在计算剪力墙底部加强区的层数应该从地面往上算起，并且应　该包括地下室部分。在合理布置柱网时，可以通过对地下室的建筑的布置作　荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算、有的下端按铰接，地下室外墙在计　算中漏掉抗裂性验算（违反ＧＢ５０１０８—２００１第４．１．６条），地下室外墙与底板连　接构造不合理，建筑物超长未留置后浇带或设缝，外墙施工缝或者后浇带详　图没有交代，后浇带的位置设置不恰当，室外出入口与主体结构相连处未设　置沉淀缝等，导致违反设计规范，会产生渗透现象。　由于地下室整体超长，应采用相应措施，防止裂缝扩大，采取的主要措施　有补偿收缩混凝土，即在混凝途中掺入ＵＥＡ、ＨＥＡ等微膨胀剂；膨胀带，由于　混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿；后浇　带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施。　４．总结　地下室的结构设计是一个综合性比较强的问题，该问题涉及的内容比较　多而且十分复杂，其中涉及的许多问题至今还没有得到合适的解决，比如：基　础与地基的相互作用问题、上部结构刚度对地基基础的影响等。由于当前的　高层建筑地下工程庞大，地下的投资在建设工程投资的比重越来越重甚至快　合理的调整来减少地下室的净高。这些都是对减少地下室造价起着很大的作　用的，但是这些也是设计人员通常会忽略的一部分。　３．２抗浮问题　当地下室埋藏较深或者是地下水的水位较浅的时候，地下室部分及裙房　可能会出现抗浮不满足要求的问题。当出现这种情况的时候，应该采用以下　超过了地上，所以不论是从经济的角度还是从技术角度都需要我们更深入地　研究地下室的结构设计的技术方面的问题，以提高设计水平和工作效率，尽　几种措施：　（１）在设计允许的条件下，将基坑坑底的设计高度尽可能提高，从而间接　量做到经济与技术的同步、使用协调与安全。　降低抗浮设防水位。现在高层建筑的基础底板一般都采用梁板式筏板基础和　参考文献　平板式筏板基础。通常梁板式筏板基础上填覆土的质量与平板式筏板基础的　【１Ｊ卢小平浅谈高层建筑地下室结构设计中的常见问题Ⅱ】．中华民居，２０１２，７　重量基本相当，但前者的基础高度要高于后者，当保证基顶标高同定的情况　（２）：１２７—１２９　下，前者的基础埋深要大于后者的埋深。因此相对使抗浮水位提高，故平板式　【２］肖祖臣．地下室结构设计在高层建筑中的应用　城市建设理论研究（电子　版）．２０１１，１６（３５）：４６—４８　筏板基础对降低抗浮水位更有利。　（２）一般盖高层楼房时建议采用无梁楼盖或者宽扁梁。通常情况下，宽扁　【３】谭恒良．高层建筑地下室结构设计中的常见３＇－－１题田．科学与财富，２０１１，１２（５）：　梁的截面高度是跨度的百分之六左右，宽扁粱会有效地降低地下结构的层　１６４－１６６　高，进而降低了抗浮设防水位。　ｆ４］杨贵斌浅谈地下室结构设计中存在问题及解决措施［Ｉ］．大观周刊，２０１２，２　（３）增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，　（７）：１８８－１９０　’５１‘　，