地下室结构设计分析

包小波

[摘要]地下室是现代建筑的重要构成部分，地下室的结构设计是否合理，建筑质量是否达标，对建筑整体的性能影响颇大。因此，地下室结构设计是建筑工程在设计过程中，乃至整个建设过程中都不容忽视的，科学合理的地下室设计是建筑整体质量的重要衡量指标。本文将简述建筑工程地下室结构设计的特点，并就建筑地下室结构的设计内容进行简要探讨总结，希望对建筑设计工作者的地下室结构设计过程具有一定的参考价值。

[关键词]建筑行业；地下室；结构；设计

就目前现代建筑的设计情况来看，一般情况下，较高的现代建筑都有地下室的相关设计，并且随着建筑工程施工技术和市场需求规模的不断发展，现代建筑的地下室层数也不仅仅局限于一层，建筑工程地下室结构的设计中，多层的地下室结构设计逐渐顺应时代的需求，逐渐成长为现代建筑设计中不可或缺的重要内容，同时也是在建筑设计中难度较大的内容。建筑工程中地下室的设计直接关系到高层建筑的结构合理性、安全性，一旦此环节出现不合理的地方，很容易造成大的安全隐患，因此，地下室结构设计环节应该得到充分的重视。本文将围绕地下室结构设计这一主题展开，希望对提高现代建筑地下室结构设计的安全性、科学性、实用性有所帮助。

1现代建筑地下室结构设计特点

近几年是我国建筑行业飞速发展的重要阶段，随着房地产市场的不断扩大，我国的建筑物占地面积逐渐加大，但是由于土地资源的有限性，越来越多的建筑企业开始重视地下室的建设。现代建筑地下室结构设计特点如下。

（1）地下室功能多元化。现代建筑地下室的主要用途包括：停车场、人防以及大型的地下购物中心甚至廉租房，而不是仅局限于早期的杂物储存。

（2）设计难度大、专业性强。由于现代房地产市场需求的多元化发展，建筑产品的设计要在满足基本需求，保证建筑结构合理性和安全性的同时，不断加强设计艺术感，因此，现代建筑地下室结构存在设计难度较大，设计专业性强，客户设计标准较高等特点。

2建筑地下室结构的设计内容

建筑地下室结构的设计内容应该掌握四大设计要点，分别针对地下室顶板结构设计、外墙结构设计、抗震设计以及抗浮防渗设计。

2.1现代建筑地下室顶板结构设计

建筑地下室的顶板，位于地下室和建筑上层之间，有连接上层建筑与地下室的作用。其质量是否达标、性能是否合格直接关系到建筑物的整体功能是否协调。因此，对于现代建筑地下室顶板的设计应当给予足够的重视。在地下室顶板结构的设计中需要考虑的要素主要是衔接性、承载或负荷能力以及抗震性能等。当然这一切的设计基础应当建立于已经充分考虑了设备管线高度和土层保护的情况下。

设计地下室顶板结构时，其承载力的计算应该是重要也是难度最高的考虑因素，承载力数值的计算应该充分考虑到，建筑物所处的地理位置环境、上层建筑楼层的高度、建筑的功能等方面。对于有些建筑的使用范围和功能的特别需求，其地下室顶板的设计还需要考虑其他特定因素。比如，地下室园林景观要考虑覆土条件、附属设施以及道路规划等；地下室人防要注意防爆性；大型商场或购物中心需要考虑承载力极限以及防震性能等。总之，要有预见性的计算当意外发生时，如何让建筑地下室顶板设计能够起到稳定建筑整体的作用。地下室顶板的结构设计，不仅要求设计者全面了解建筑物实际情况及影响因素，还要求通过精确的荷载计算以及核准结果，在严密的数据基础上进行设计，一旦设计者考虑不充分就有可能造成设计漏洞，后果不堪设想。

2.2现代建筑地下室外墙结构设计

现代建筑地下室外墙结构设计主要考虑因素包括墙体的水平和竖向荷载能力、静止时土的压力系数以及外墙配筋等。

（1）水平及竖向荷载能力。水平荷载能力分为地面负载和人防负载两方面，而竖向负载包括外墙自身重量负荷以及承重，其实际设计中使用计算方法是弯矩调幅结合负载分项系数，必要时按照多跨连续计算，在计算过程中要注意弯矩保持一致，并保证底板的抗挖能力高于侧壁；

（2）静止时土的压力系数。通过专业的静止时土的压力实验能够得到静止时土的压力系数，一般情况下沙土的压力控制范围应当保证在0.34～0.45，黏性土的压力控制范围应该在0.5～0.7之间；

（3）外墙配筋。一般方法是直接根据外壁尺寸计算，或者利用双向板计算外墙配筋，用单向板计算其他墙体配筋，此外，适当在外墙增加配筋。

2.3现代建筑地下室抗震性能設计

现代建筑在设计中，尤其是在地震多发地区的建筑设计中，抗震性能是主要的设计考虑因素之一，即使在地下室的结构设计中，抗震性能也是其中重要考虑因素。整体的建筑结构设计中，地下室结构设计时的抗震性能设计是否合理，直接影响整体抗震性能。在地下室抗震设计中需要参考的重要数据中，应当包括地下室水平地震作用的计算、内里设计值、抗震级数、整体框架承压力等多方面数据，在实际的运用中，有必要严格按照抗震建筑标准进行设计，并相应的提升抗震级别。具体设计要点如下。（1）加强剪切比刚度控制，保证转换层剪切比刚度比值等于1，以保持地震时墙体的弹性状态良好；（2）设计转换墙时，至少每两层做一次剪力墙的底部加强；（3）提高剪力墙的延性，适当提升外墙配筋，增加角部型钢；（4）提升框支柱延性和变形能力；（5）利用箱形结构转换层降低转换层位置高度；（6）增强框支层承载性能和提升刚强度，保持强震状态下的弹性。

2.4现代建筑地下室抗浮防渗设计

房屋建筑在使用过程中，除了要考虑到地震这样的突发性强震的防范之外，还要考虑到大雨和水分下渗这样常见但是容易忽视的情况。因此，对于建筑地下室结构设计来说，抗渗、抗浮设计同样至关重要。（1）在符合建筑设计相关规定条件下，合理提高基坑底部高度，一定程度上具有抗浮、抗渗功能；（2）增加使用无梁楼盖和宽扁梁进行施工，这样可以有效降低地下室的位置高度，有利于降低抗浮水位，增强建筑的抗浮、抗渗性能；（3）通过基板加载、顶板加载以及边墙加载的办法，增加地下室部分的重量，从而达到抗浮、抗渗的设计目的，并且此方法操作非常简单、方便，容易实现；（4）设计抗拔桩是抗浮、抗渗设计中常用的方法，需要注意的是只有当抗拔桩嵌入到坚硬的地下岩石层中，并且达到一定深度时，再对抗拔桩进行灌浆处理，抗拔桩将会更加牢固，稳定，抗浮、抗渗性能也大大增加；（5）利用微膨胀剂补偿收缩混凝土，可以有效弥补裂缝。

3结语

地下室设计可以根据不同的市场需求增减功能区，但是最基本的原则却是科学、合理，因为任何一项改变都会对建筑整体质量造成影响，任何的建筑设计都不只是天马行空的想象。因此，建筑设计师进行地下室设计时必须遵循建筑基本原理，不违背自然规律，抓住要点，在保证建筑结构设计质量的同时，提升设计水平。