地下室结构设计中关键技术问题探讨

张湘勇

摘 要：建筑设计是建筑工程的重要基础。科学地进行施工图设计，可以保证建设工程的结构安全和建设质量，实现建设工程的经济效益和社会效益。设计质量决定着工程的整体施工质量，因此要求设计人员具有较高的专业素质水平，以确保设计符合建设方的要求和标准。在建筑工程设计过程中，应注意地下室的结构设计。地下室位于建筑物底部，一般承受建筑物的全部荷载，对整个建筑物的安全性起着重要作用，也决定着工程的整体造价。工程技术人员有必要对建设项目的地下室结构设计进行详细的研究。

关键词：地下室;结构设计;关键技术;问题探讨

1地下室概况

根据地下室埋深和功能的不同，地下室分为半地下室和全地下室;普通地下室和人防地下室（战时作为隐蔽和疏散场所，平时作为普通停车场的地下室）。

地下室的层数根据规划要求有所不同。地下室净高不应小于2.2M，层高一般不应小于3.6m。层高的确定需要考虑各设备专业管线高度、结构梁的高度和建筑净高要求。

地下室的主要功能是停车场和设备用房，如配置风机房、配电室、消防泵房、消防水池、战时人员隐蔽等。由于停车时汽车产生废气，地下室需要机械通风;汽车携带可燃汽油，紧急情况下需要自动喷水灭火系统。

不同地区对地下室顶板覆土厚度有不同的规划要求，一般为1m～2m厚。覆土的目的是利用地下室顶部作为景观绿化带、公共活动广场、喷泉池、消防通道和消防场所。与整个建筑的土建成本相比，地下室的投资占比较大。从投资收益来看，投资地下室的经济效益不好，一些建设方不愿意建地下室。因此，一些地方政府规划部门，在项目规划审批时，强制规划一定比例的地下室面积，以适应当前和未来城市发展的需要。

2建筑工程地下室结构的设计难点

2.1 抗震设计

地震是我国常见的自然灾害。强震会破坏建筑物的承重结构，严重威胁居民的生命财产安全。重大地震灾害会造成建筑物大面积倒塌和人员伤亡。因此，设计人员应重视地下室的结构设计，地下室的抗震设计等级必须满足规范的要求。不同地区的建筑工程应采用相应抗震级别的抗震设计。设计人员在工作前需要查阅该地区抗震设防要求及勘察报告所提该建设场地场地类别，并将查阅结果作为抗震设计的重要依据，以确保建筑工程的地下室结构具有相应的抗震能力。抗震设计还应充分考虑建筑工程的地质条件。在地震发生时，土体的密实度也会在很大程度上影响建筑场地地基承载力。有效地结合土的特性可以提高地下室结构的抗震能力。

2.2抗渗设计

在地下室施工过程中，地下土层中的水会产生渗透。虽然设计人员在设计时会充分考虑周围土层对地下室的影响，但由于施工本身的特点，渗漏水仍会对地下室造成侵蚀。如果施工现场长期处于雨季，，土层含水量会逐渐增加，不断侵蚀地下室结构墙体，如果防水处理不好，会导致地下室墙体破坏和开裂，造成工程质量问题。因此，地下室的设计中结构也需要考虑抗渗问题，比如有防水要求的结构板厚度不应小于250mm厚，有防水要求部位应采用防水混凝土。

3建筑工程地下室结构设计要点

3.1嵌固端设计

在地下室结构设计中，结构工程师应根据工程特点合理选择上部结构的嵌固端。地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，应准确计算地下结构的抗侧刚度，并按设计规范要求合理控制地下与地上一层的抗侧刚度比，一般不小于2。

在地下室结构设计中计算地下室抗侧刚度时，还应综合分析地上结构范围外的地下室相关部位，即地上结构3跨范围内的地下室结构，具体范围应控制在地上结构延伸20m以内。另外，当地下室顶板结构不能作为嵌固端或上部结构和地下室结构的抗侧刚度不能满足嵌固端的设计要求时，应将嵌固端延伸至基础顶。

3.2 顶板结构设计

地下室顶板结构作为地下室与上部结构的连接部位，必须保证其质量和安全，才能保证地下室与上部结构的整体质量。结构工程师需要提高地下室结构与上部结构的协同作用，重视屋面结构的设计。另外，屋顶结构的设计应充分考虑绿化、防火、抗震、人防等因素。在地下室屋面结构设计实践中，为保证绿化景观设置和排水的实际需要，屋面覆土厚度一般按1.2～1.5m设计，还需考虑防水、抗渗的要求，故屋面厚度不宜小于250mm。屋面设计除了满足净高、强度计算和裂缝宽度限制的要求外，还应注意结构材料的选择和结构设计，避免出现非荷载裂缝。建筑工程中在地下室顶板设置消防通道时，结构工程师在进行地下室顶板结构设计时也需要考虑消防车的荷载。在设计实践中，可按等效均布荷载进行相关计算分析，确保荷载设计满足设计规范要求。当建筑工程上部结构以地下室顶板为嵌固端时，地下室顶板需采用现浇梁板结构，并对顶板厚度、配筋率等规范提出了具体要求。地下室顶板用于人防时，还应考虑常人防荷载的组合。可见，结构工程师在具体设计中应综合分析各种因素，防止设计漏洞，提高整体设计水平。

3.3外墙结构设计

地下室外墙设计受多种荷载作用，如室外地面荷载、侧向土压力、水压、上部竖向荷载和自重等，这些荷载将影响地下室外墙的厚度和配筋。在外墙结构设计过程中，要综合考虑一些与内力有关的因素，做好基础数据的确定。例如，由墙背各层土性决定的土压力系数是计算参数的关键。选择合适的计算简图，根据协同效应进行支撑结构的设计，以保证整体结构的安全性，提高外墙结构的耐久性。挡土墙一般可用于外墙设计。借助于边界条件可以简化。根据相对刚度比，确定外墙的支承条件（铰接、固定端和自由端），得到符合实际情况的计算简图。当扶壁柱截面尺寸较大或与外墙垂直方向由钢筋混凝土隔墙连接时，可采用双向板进行配筋计算。相应的扶壁柱和内隔墙必须与此同时设计，其他外墙的配筋可按竖向单向板计算。计算模型简化为固定端约束外墙底板，其厚度和配筋应与相邻外墙底部弯矩相匹配，其抗弯承载力不应小于外墙。此外，正确选择计算图时应注意靠近地下坡道的外墙、楼梯间洞口的外墙等特殊部位。此外，在外墙结构设计中，应根据地下室的结构特点，合理确定最小配筋率和保护层厚度。

结束语

在建筑工程结构设计中，结构工程师应严格遵守设计规范，运用先进的设计理念，积极总结建筑结构设计经验，准确计算地下室结构设计参数，不断优化地下室结构设计方案，提高建筑工程地下室結构设计方案的科学性和合理性，为工程项目的建设创造良好的前景，促进我国建筑结构设计水平的全面提高。

参考文献

[1]金飞.建筑工程地下室结构设计分析与探讨[J].中国住宅设施，2019（1）：61–62.

[2]龙姣香.建筑工程地下室结构设计分析与探讨[J].工程建设与设计，2019（24）：11–13.