高层建筑地下室结构设计关键技术讨论

田贵兵

（邯郸市第四建筑安装有限公司河北邯郸056000）

【摘要】本文就高层地下室结构设计谈一些体会。

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关键词 高层建筑；地下室；结构设计

High-rise building basement design key technical discussions

Tian Gui-bing

(Handan City, the fourth Construction and Installation Co.HandanHebei056000)

【Abstract】This article will talk about some high-level basement structure design experience.

【Key words】High-rise buildings;Basement;Structural design

随着社会的发展，现代城市建设中出现了越来越多的高层建筑，继而出现了大量的地下室。设置地下室对高层建筑能产生有益的方面，如有利于减少地震带给上部结构的影响、提高地基土的承载力等。但同时其也有很多不利方面，它容易给主楼带来各种各样的质量问题。高层建筑地下室隐蔽性大，涉及的工种多，施工复杂。因此高层建筑地下室设计的合理性一直是结构设计的一个焦点，地下室结构设计的好坏将会直接影响施工工期以及建造费用。本文将对高层建筑地下室的设计关键点进行讨论，以期对工程设计提供有益的参考。

1. 地下室结构平面设计

高层建筑地下室结构设计需综合考虑防火、排水、通风、使用、人防要求及各种管道、坑道配合问题。地下室最好不设缝，这点设计人员可以通过设置后浇带、合理使用混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式来达到此目的；为满足管道相连的要求，设计人员可以通过分割地下室并用较窄的通道将其连接的方式达到。同时将变形缝设置在通道处，以减少接缝并使其受力小；在结构设计时也要注意采光通风井的合理性，采光井位置不对会直接影响地下室的结构稳定性。

2. 外墙结构设计

2.1地下室的外墙结构设计是设计的重点，在设计时应注意以下几点：

（1）荷载。地下室外墙所承受的荷载有水平荷载和竖向荷载两种方式，在实际工程设计中，竖向荷载一般不起控制作用，墙体配筋的确定主要依据于垂直墙面的水平荷载产生的弯矩，而不是与竖向荷载组合的压弯作用。

（2）静止土压力系数。静止土压力的确定需通过相关试验确定，当无法进行试验时，砂土可取0.34 ～ 0.45，粘性土可取0.5 ～ 0.7。

（3）外墙的配筋计算。

2.2对于带扶壁柱的外墙，有些设计师不管扶壁柱尺寸大小如何，都是按双向板来计算配筋。实际上，扶壁柱应该按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋。以外墙与扶壁柱变形协调原理为基础，在计算地下室外墙的配筋时，垂直外墙方向和与钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块、较大尺寸的扶壁柱截面、外墙板块按双向板计算配筋为宜，其他的都应按竖向单向板计算。

3. 抗震设计

地下室的设计必须要考虑建筑的整体抗震性能。据施工图审查要点，地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一；当地下室顶板室内外板面标高变化超过梁高范围时应及时处理；地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构作为上部结构的嵌固部位，无梁楼盖时不应作为上部结构的嵌固部位；结构计算时，应向下计算至满足要求的地下室作为嵌固楼层，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上计算。

4. 抗浮设计

（1）在满足设计要求的前提下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，这样达到了间接降低抗浮设防水位的目的。建议选择梁式筏板，板面作为地下室的地面，这样可降低地下室层高，减少地下水位与底板的高差，也就相对降低了抗浮设防的水位，减少地下水压力，也就提高了抗浮的能力。同时这种结构受力明确合理，可以降低造价。

（2）应尽量选择宽扁梁或无梁楼盖，这样有助于降低地下结构的层高，也就降低了抗浮设防水位。

（3）在符合使用的前提下，通过增加地下室顶板与底板的高度来增加地下室地台的重量，这种方法是解决地下室抗浮问题最直接有效的方法。但这种方法加重了基础上部的重量，需要考虑到地基土的承载力，也有可能增加造价。因此该法在解决抗浮设计上的效果不是很明显。

（4）当抗浮设计水位较高，设置抗浮桩是一种有效的方式，具体的抗浮措施，应根据不同的工程区别对待。如果地下室是独立建筑，与高层主楼基础没有连接成整体，应从经济的角度采用抗浮锚杆、抗拔桩或压重等方法；当地下室与主楼连接成整体，均应采用桩基，常用的是抗拔桩，近年来预应力管桩也得到了比较广泛的应用，有研究指出，预应力管桩可以节约15%的桩基成本，提高10%的桩基工期；如果地下室不仅与高层主楼连接成整体，并且高层主楼采用的是天然地基，则宜采用压重方法，如果采用抗拔桩或抗浮锚杆容易造成高层主楼之间形成差异沉降而使底板开裂。

5. 不均匀沉降问题

不均匀沉降问题是一个比较普遍的问题，尤其是对于大底盘高层建筑群，该问题必须给予重视，解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：

（1）在地下室和高层建筑之间设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响。这种方式的弊端也是比较明显的，他给建筑的立面处理、地下室的防渗处理和保持建筑的整体稳定性都带来一些困难。尤其是有人防要求的地下室，设沉降缝更加不利。

（2）主体结构采用桩基础。这种方法既满足了地基承载力要求，又避免了明显的沉降差。但这种方法需要消耗较多的基础材料，造价较高，一般用于超高层建筑或地基持力层较差的建筑，北京万达广场二期等采用了此种方法。

（3）在主裙楼之间设置沉降后浇带，不断钢筋，待主楼施工完毕完成大部分沉降后，再施工裙房，主裙楼均沉降稳定后再浇筑后浇带。此种方法不需设置沉降缝，解决了沉降差问题，建议优先采用。

6. 地下室的抗裂措施

地下室整体超长或混凝土体量较大时，容易导致墙体及楼板的裂缝，设计过程中可采用以下措施处理：

（1）设置施工后浇带。后浇带是混凝土早期释放约束力的措施，目前在施工设计中应用非常广泛。

（2）采用补偿收缩混凝土。在混凝土中掺入膨胀剂，比较常用的如UEA、HEA等，这样可以将混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值，以此控制裂缝。

（3）设置膨胀带。由于采用补偿收缩混凝土也不能完全补偿混凝土的早期收缩变形，在实际施工中，根据一些工程实践，一般会设置膨胀加强带。

（4）提高钢筋混凝土的抗拉能力。增加外墙水平分布钢筋的配筋率，增加抗变形钢筋。

7. 结束语

（1）综上所述，随着经济的发展，高层建筑的使用已经成为趋势，为了增加有效使用面积，高层建筑的地下室也随之出现，地下室不仅有利于地面道路的设置，也对高层建筑主体产生有益影响，但对于这类工程，必须把握好地下室的结构设计，才能保证建筑的整体质量。

（2）地下室结构设计是一个复杂的过程，有些问题至今尚未得到很好的解决，结构工程师不能仅仅只考虑结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应根据具体情况进行具体分析，并抓住外墙、抗震、抗浮、抗裂、不均匀沉降等设计重点，进行全面考虑，才能使建筑地下室结构设计工作做到技术与经济同步，安全与适用协调。

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［文章编号］1006-7619（2015）08-18-219