对高层建筑地下室结构设计问题的几点思考

王立民

（衡水金华装饰工程有限责任公司　053000）

对高层建筑地下室结构设计问题的几点思考

王立民

（衡水金华装饰工程有限责任公司053000）

高层建筑的发展和建设在城市化进程化的技术层面中，反映了城市土地资源的利用和经济飞速发展。本文从我国高层地下空间的功能布局分析出发，从结构设计理论为设计基础，以不同层面的高层建筑地下空间的结构设计问题进行分析，以实现城市发展下的经济与建筑结构优化设计的合理化的协同发展。

高层建筑；地下室结构；结构设计；城市发展

引言

近些年，土地资源的利用成倍数的剧增，在工程设计领域和房地产建筑领域成为一度关注的经济性问题和合理化利用的反映。为此，高层建筑的发展和建设如雨后春笋般拔地而起，在城市化进程化的技术层面突飞猛进的建设发展，使得在发展中的我国一方面要解决土地资源的集约化，另一方要从高层建筑本身的结构设计出发，从结构设计理论为设计基础出发，结合高层建筑的工程项目实际问题，从经济和建筑结构优化设计上实现对高层建筑的地下空间集约化设计的有效利用。

1　高层地下空间的功能布局分析

地下空间的规划和设计是按照城市和社会经济发展的目标、城市形象化进程发展的布局进行规划。通过城市发展的自然环境、经济状况和区域环境的利用条件来进行综合考虑的工程项目的施工。按照对地下空间的利用角度可以把高层地下空间功能布局和规模需求如下几个方面细分：人防工程、市政工程、交通工程和仓储工程等功能规划，以此形成城市地下空间与城市发展的资源利用为一体化的整体布局。

2　高层建筑地下空间的结构设计问题分析

2.1高层建筑结构设计方法

高层建筑的结构通常是由水平楼板链接所构成的空间化结构，以抗击侧力的框架、墙体和筒体来进行三维空间的结构构建。因此，在构建高层建筑的地下结构考虑其几个方面的基本结构设计要素的实现。

（1）弹性结构设计。在结构设计上要考虑自然灾害（地震、台风）后的建筑结构位移的裂缝，因此，在结构设计上要用弹性动力分析方法进行结构变量的设计数据假设。

（2）框架剪力墙设计。在高层建筑结构方面的设计要考虑其内在的结构与位移的外荷载力关系，用结构间的转换实现等效壁式的建筑结构框架。因此，在结构设计上要考虑其剪力墙的受力特性，在类型上以开口墙的截面分布设计进行计算内力的位移关系，目前针对低耗能和自由度方面均采用特殊开洞墙和框支剪力墙等受力的分布方法。

（3）计算机辅助假设设计。运用计算机图形结构优化分析手段，协同考虑抗侧力构件的位移方向和变形的虚拟假设和构件的组成结构假设，从纵向因素上界定抗力结构的构件位移自由度，从横向因素上界定高层楼板的扭矩和水平力的计算。以自由度和各个抗击外力作用下的方程，实现矩阵位移的求解。

2.2高层建筑地下结构的抗震设计分析

高层建筑的结构设计必须满足遇震作用下的弹性变形能力，因此，在对高层建筑的结构设计上要对建筑的地震作用下的性能或变形进行结构弹性设计。用我国现阶段的抗震规范GB50011-2001标准进行计算地震作用下的高层建筑的构件内力和位移。并对个别特殊建筑的结构设计进行静态和动态的模型分析，实现剪力、各个楼层的位移、侧移和转角、层间位移下的安全性以及危险性的数据分析。因此，在结构设计上要注意高层建筑的高度适用比例。以我国JGJ3-2002规定为综合参照。在材料上以选用刚度小的钢结构框架的比例，减小和缩短位移，钢筋混凝土的结构及承受抗震的剪力作用。钢材选用上以钢骨混凝土、钢管混凝土和纯钢结构来抵抗地震的危害。

2.3高层建筑地下结构的风洞设计分析

高层建筑的风荷载力士控制建筑结构安全性和使用性的设计。在高层建筑结构设计上主要采用的风工程方法有：大气边界层的风洞实验和风洞指标数值的模拟测试。以管道的系统设计，运用实验装置设计封闭式的控制气流，以运动相对实验和相似性数据气动试验的模拟。因此在高层建筑的结构设计中要考虑其空间的整体受力弯矩和扭矩的设计，在柱体和墙体的轴力关系下的承载面积的计算。同时还要考虑其高层建筑的水平力的可控弹性弯矩的控制分布设计。以及高层建筑的不同楼层墙体和柱体的轴向变形内力影响。在结构设计上一最大的风致动力响应进行顺风脉动风荷载力的动力放大作用，进行横风风向震效为核心框架的核心筒设计。

3　结论

我国城市经济在发展中要解决土地资源的集约化，要从高层建筑本身的结构设计出发，在以结构设计理论为设计基础出发，结合高层建筑的工程项目实际问题，从经济和建筑结构优化设计上实现对高层建筑的地下空间集约化设计的有效利用。以高层建筑结构设计方法：弹性结构设计、框架剪力墙设计和计算机辅助假设设计；以结构的抗震设计分析高层建筑的内力与位移关系。从而实现高层地下空间利用下安全性以及危险性动态数据，为城市化土地资源的集约化利用构建合理化的协同发展。

[1]薛华培，张伟，等.论中等城市地下空间开发利用的途径与措施[J].南京工程学院学报，2007（3）：55～60.

[2]夏正伟.城市活力空间的延续与拓展——城市地下空间开发利用的新思考[J.]常州工学院学报，2009（3）：21～25.

[3]杨木壮，张建峰，郑先昌.城市地下空间开发利用的潜在不利影响及其对策[J].现代城市研究，2008（8）：24～28.

[4]祁红卫，陈立道.城市居住区地下空间开发利用探讨[J].地下空间，2000，20（2）：137～140.

[5]彭颖，夏才初，王文杰.地下空间在我国城市立体开发中的发展[J].地下空间，2003，23（2）：216～219.

TU318

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1673-0038（2015）27-0048-02

2015-6-10