浅谈高层建筑结构地下室和基础设计应注意的问题

赵鹏飞 陈敬玉

摘要：近年来，中国的建筑行业正在飞速发展，而且随着建筑用地的缺乏和建筑技术的提高，高层建筑在城市建设之中已经被作为首要建筑选择，一些高层建筑也成为城市的象征。当前如何确保高层建筑的建设质量已成为一个急需解决的问题。本文分析了高层建筑地下室和基础设计工作，指出了基础设计工作环节要注意的具体问题。

关键词：高层建筑结构;地下室;基础设计

高层建筑不仅具有建筑中占地面积小的独特优势，而且其显著的外观特点还可以吸引公众的注意力，因此，一些城市不断进行高层建筑的建造，这给高层建筑带来了巨大挑战。如何确保地下室结构的稳定性，这需要对建筑工地区域的地形地貌进行详细分析。另外，随着城市的经济发展和繁荣，一些高层建筑需要更多的空间供车主停放汽车，所以对地下室的需求逐渐提高，这无疑给高层建筑提出了新的挑战。

1、高层建筑地下室结构基础设计概述

地下室的建设不可避免地需要对地面进行开挖，一方面，这项工作应确保建筑工人的人身安全，另一方面，有必要解决地基不稳定等重要的施工问题。因此高层建筑地下室的基础设计是需要解决的主要问题。基础设计的稳定，可以在很大程度上保证施工质量。通常来说，如果建筑区域土壤的密度大，土质结构比较紧密，可以采用交叉梁式的地基构造方式;在地质条件比较差的施工区域则可以采用桩基础，即通过打桩进行地基的加固处理工作。

2、高层建筑地下室结构设计要考虑的问题

2.1地下室基础设计的选型

目前，中国许多高层建筑中的地下室建造是不可避免的。要建造地下室，必须研究其结构的基本部分以及建筑物所在区域的特定的条件。例如，水位的高低，整体结构类型。此外，应考虑附近的建筑物，以确保在施工期间和竣工后，不会对附近的建筑物造成影响。同时，要考虑到施工人员在施工的过程中的施工安全，尽可能选择性能较好的建造形式，从而可以在保证施工人员自身安全的基础上满足建筑目的，对于进行地下室基础施工的中小型高层建筑物，在进行地下室基础设计时，有条形交叉梁的基础设计和筏板基础设计等工作环节。这些设计工作需要根据所要建造的建筑物的自身的特征条件进行分析确认。

2.2 抗浮设计的注意事项

由于地下室的结构和位置比较特殊，必须考虑建筑物中地下水位上升的影响，因此需要对地下室建筑进行抗浮设计。在抗浮设计中，应计算地下水迁移水平，并将其应用于岩土工程研究报告中。同时，应对防浮设计进行测试，以确保基本设计的真实性和安全性。在计算浮动校验时，由于不同区域的系数不同，因此应根据建筑区域的标准计算建筑物中的抗浮能力。必须使建筑物满足抗浮能力：建筑物自重及压重之和/浮力的作用值≥1.05。由于大多数的高层建筑的上层建筑和地下室并不是一体式的建筑结构，它们之间的距离很大，因此在地下室采取抗浮措施时上层的建筑并不会受到因为沉降带来的差异而受到影响，所以地下结构当出现水位异常时可以采取抗浮措施：抗拔桩或者是压重。高层建筑和地下车库的结构有可能是一体化建造，这时如果只对地下室结构进行抗浮设计，就会对高层建筑的上层建筑造成十分严重的影响，这时就要对整体高层建筑进行一体化的抗浮设计。

3、基础设计中应该注意的问题研究

3.1荷载效应的标准组合

在对荷载效应进行具体分析计算时，一定要保证计算结果的准确性，因为如果计算结果出现问题，可能会对建筑带来重大的影响，造成十分严重的后果，如今计算机网络飞速发展的时代之下，人们目前普遍应用计算机程序对荷载效应的标准组合情况进行实时计算，在一定程度上保证了计算结果的准确性，努力做到零误差。众所周知，各种类型的自然灾害会对建筑物产生十分严重的影响。目前现有的自然灾害类型中，其中地震对建筑地下室结构的影响明显要大于其他类型的自然灾害。在众多自然灾害中，对地下室影响比较大的，首选地震效应。就地震效应以及风荷载来说，它们施加给建筑边角的豎向轴力比较大时，如果将这种暂时性的荷载与永久性的荷载同等待遇的话，就会增加边角竖向结构的基础，过大的基础不仅不能够增强中部竖向结构基础，还会导致地下室横向墙面裂缝的产生。为避免这种情况发生，要适当的提高承载力的特征值。建筑设计者在设计高层建筑基础的过程中，要事先将重力荷载作用对地基造成变形这方面的问题参考到设计中去，避免这类问题的出现。在计算地基变形的具体情况时，可以不计算地震效应以及风荷载带来的作用，但是传到基础底面的荷载效应，应当使用荷载效应正常使用的极限状态下的准永久组合。

3.2筏板的基础设计

在相关工作人员进行筏板的基础设计时，需要将影响筏板质量的许多因素考虑在内，在进行平面尺寸的设计工作时，应当细致的分析建筑地基自身的承载能力，以及其所要负载的具体分布状况，要考虑到切面上所受到的附加力的影响等因素，而且在相关的规定中，筏板的厚度要不小于四十厘米才可以达到使用标准，而且筏板的技术设计工作与地基的各项特征值之间有着十分紧密的联系。

3.3 设计桩基基础时的注意事项

对桩基基础的设计时，由于每个地区的环境因素不同，所以设计师应根据每个施工地区的具体环境参数进行分析设计工作。地质的具体类型，荷载能力的大小，地下水位以及其他的影响施工的条件都要在设计师的考虑范围之内，而且这些复杂繁多的要求在一定程度上决定了桩基的材料选择和桩帽的构造情况。除此之外，在进行设计工作时，还应该将设计方案在实际中具体施行时的安全性进行合理推断。在实际应用中桩基要承受一定的永久作用力，就需要对其水平方向的可承受力的变化范围进行验算。只有经过了细致的分析计算的设计方案，才能够在建筑中實施以确保能够减少高层建筑结构基础设计中可能出现的问题，给人们的生活带来可靠的安全保障。

结语：

综上可知，高层建筑如今已经是当今城市在建设中不可缺少的建筑物，它不仅可以解决建筑用地不足的情况，还可以作为城市示例的标志。在建设过程中，必须注意高层建筑的地下室和基础设计工作之中可能出现的问题，并应该在建筑设计时就对可能的问题进行分析，做好应对措施，保证建筑施工过程中地下室结构建造的正常开展。

参考文献：

[1]肖金辉.高层建筑地下室结构设计分析[J].工程建设与设计，2019（9）：64-66+69.

[2]傅翼，陈春梅.带地下室高层建筑结构计算方法及相关软件的应用探讨[J].沿海企业与科技，2019（8）：148-151.

[3]李国胜.高层混凝土结构抗震设计要点[M].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[4]沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.