高层建筑地下室设计问题及处理对策分析

高层民用建筑地下室结构设计难点问题探讨

随着我国经济的迅猛发展，现今的高层建筑日益增多，在城市工程建设中出现了非常多的地下室和地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等等设置在地下室，不仅能够充分地发挥地下室的作用，而且又满足了基础埋深的要求，同时地下停车场还可以用作人防地下室，以满足战时需要。因此，在高层建筑的设计中，如何合理地设计地下室的结构这个问题显得异常重要，现简要地探讨地下室在结构设计中常见的几个难点问题。

一、高层民用建筑地下室结构设计难点

由于在高层民用建筑地下室结构设计过程中存在诸多难点，比如不能有效确定地下室结构设计的嵌固部位，不能有效设计地下室结构设计的抗震等级等都是设计中存在的要点。因此，这就需要在进行高层民用建筑地下室结构设计中，应不断加强对于上部嵌固的抗震能力的重视， 严格遵守地下室结构设计中的要求，合理设计好剪切的刚度比，这样才能有效确保高层民用建筑地下室结构的质量。具体分析如下。

（一）合理确定上部结构的嵌固部位

上部结构嵌固部位的合理选取，在高层民用建筑地下室结构设计中的计算模型占有重要位置。而地下室的设计本身由墙、桩本身和承台本身、 柱等都具有重要作用， 都需要进行承载力的计算。部结构的嵌固部位主要指结构预期塑性铰出现的位置，它能直接限制构件在两个水平方向的转动位移，即平动位移和扭转位移，在这个过程中能够将地震作用传递到上部结构。上部结构嵌固部位的选取，具体包括以下几点要求。

1、加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。由于上部嵌固部分主要是地下室顶板位置，而地下室一层的抗震等级会根据上部结构的实际情况进行测定，这就要求加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。 首先地下一层的抗震等级不应低于上部结构的抗震等级。其次由于地下室顶板的厚度，对承受荷载有着极其重要的作用，其中，包括地下室顶板所承受的侧向荷载和垂直荷载，这就要求在顶板进行开洞过程中应尽量减少或避免开洞，如果必须要进行 开洞时，要适当减少洞口的面积大小，同时还要适当加强洞口周边的构造，从而避免或减少因刚度突变或强度降低，影响结构的竖向侧力构件的连续，导致地下室不适宜作为上部结构的嵌固端。

科　建Ｉ筑ｌ工ｌ程　浅议高层建筑地下室结构设计中应注意的　几个问题　陈远森　（广西建筑科学研究设计院，广西南宁５３００１１）　摘要：简要介绍了高层建筑地下室结构设计中常见的一些问题，从地下室的平面设计、顶板、外墙的结构设计、抗浮抗渗措施、抗震设计等方　面展开叙述，针对以上问题提出了合理的设计方案。　关键词：地下室；结构设计；抗震设计　前言　随着社会的发展，高层建筑越来越多。城市建　设中出现了大量的地下室及地下车库。将高层建　筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等设　在地下室，既能充分发挥地下室作用，又能满足基　础埋深的要求。因此。在高层建筑设计中，地下室　结构设计日显重要。现简要论述地下室结构设计　中经常遇到的几个问题，与同行共同探讨。　１地下室结构平面设计　在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考　虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑　道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室　，需要与结构专业　配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或　不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的　防水处理变得复杂。　设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混　凝外由Ｉ１剂或地匕设缝、地下不设缝等方式，达到不　设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方　法难以解决，设计人员应合理地调整平面将地下　室分割成ｒＩＩ／卜，Ｊ、地下室，中间用较窄的通道相连，　以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置　在通道处，这样可以使接缝较少目处于受力较小　处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通　风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如　在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不　能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结　构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及　风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的　埋深要求。　２地下室顶板的结构设计　地下室顶板是高层建筑上部结构的—个水平　约束支座，其刚度越大。对Ｅ部结构的约柬作用越　好。因此，地下室顶板厚度不能太薄，—般取≥　１６０ｍｍ。　．防地下室顶板厚度还要满足人防要求。　根据　邕筑抗震设计规范）（ＧＢ５００１－２００１）规　定，地下室顶板作为Ｅ部结构的嵌固端时，对楼板　厚度、混凝土强度等级、板配筋率、楼层侧向刚度　等都有具体要求，且地下室层数不宜少于两层。规　范还明确规定，作为上部结构嵌固部位的地下室　楼层的顶楼盖应采用现浇梁板结构，其楼板厚度　不宜小于１８０ｒａｍ，目不宜有较大洞口。这意味着高　层建筑地下室层数或总深度不仅由地基基础埋深　决定，还必须考虑Ｅ述因素。结构计算时应往下算　至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力　墙底部加强区层数应从地面往匕算，并应包括地　下层。当出现以下情况时，地下室顶板不应作为上　部结构的嵌固部位：（１）顶板室内外板面标高变化　超过梁高范围形成错层，且未采取措施；（２）顶板　为无梁楼盖。　３地下室外墙的结构设计　地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土　压力验算，在设计时应注意以下要求：　（１）荷载。地下室外嗜所承受的荷载分为水平　荷载和竖向荷载。竖向荷载包括匕部及地下室结　构的楼盖传重和白重，水平荷载包括地面荷载、侧　向土压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中，　竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力—般不　起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷　载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载　组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。　（２）ｌ挣止土压力系数。静ＩＥ士压力宜由试验确　定，当不具备试验条件时，砂土可取０．３４－０Ａ５，粘　性土可取０．５—０７。　（３）地下室外墙的配筋计算。实际没计时，在　外墙的配筋计算中，对于带扶壁柱的外墙，不是根　据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板　计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分　析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算　扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，　这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁　柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。　因此，在计算地下室外墙的配筋时，对于垂直　于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块　或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块，如高层　建筑外眶架柱之间，按双向板计算配筋为宜，其余　的夕　宜按竖向单向板计算酉　筋。列竖向荷载较　小的外墙抉壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加　强。外墙的水平分布筋应根据扶壁柱截面尺寸的　大小，适当地配以外侧附加短水平负筋加强，外墙　转角处也应适当加强。地下室外墙计算时底部为　固定支座（即底板作为外墙的嵌固端），侧壁底部　弯矩与相邻的底板弯矩相等，底板的抗弯能力应　不小于侧壁的抗弯能力，其厚度应与配筋量相匹　配。这种情况在地下车道中最为典型，车道侧壁为　悬臂构件，底板的抗弯能力应不小于侧壁底部的　抗弯能力。　４地下室抗浮、抗渗及控制措施　地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要　依据。实际在地下室抗浮没｝卜日寸仅考虑正常使用　的极限状态，而对施工过程和洪水期重视不足，因　而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局　部破坏。另外，在同一整体大面积地下室的上部常　建有多栋高层和低层建筑，由于地下室的面积较　大、形状又不规则，且地下室上方的局部没有建　筑，此类抗浮问题相对比皎难以处理，须作细致分　析后再进行处理。　地下室结构设计除应满足受力要求外，抗渗　也是其中—个重点。由于钢筋混凝土结构通常带　裂缝工作，要达到抗渗目的，—般可采取以下措　施：（１）补偿收缩混凝土。在混凝土中掺＾微膨胀　剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。　当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时，即可　控制裂缝。（２）膨胀带。疆凝土中膨胀剂的膨胀变　形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形，而设置　补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝　施工。（３）后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期　释放约束力的—种技术措施，较长久性变形缝已　有很大的改进并广泛应用。（４）提高钢筋混凝土的　抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，如侧壁　增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用；侧壁　受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙　体中部ｉ５卜．道水平暗粱抵抗拉力。当然，在采取以　Ｅ措施时，同时要注意混凝土的养护。　５地下室抗震设计　若地下室设计不当，对其整体的抗震性能会　产生较大的影响。对于半地下室的埋深要求应大　于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，　总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上　部结构的墙柱应统一。对地下室顶板室内外板面　标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成　错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为　Ｅ部结构的嵌固部位。　６地下室保护层和垫层厚度　按《地下工程防水技术规范》（ＧＢ５Ｏ１０８—　２０ｏ１）要求，地下工程防水混凝土底板混凝土垫层　不应小于Ｃｌ５，厚度不应小于ｌＯＯｍｍ，软弱土层中　厚度不应小于１５０ｒａｍ。防水混凝土结构厚度不应　小于２５０ｒａｍ。地下　护层厚度不应小于５０ｒａｍ。工程实践表明，若结构　厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值，经　常会出现渗漏水现象，因此，修订以后的规范对限　值作了相应的提高，在实际施工时应引起注意。　７结论　高层建筑地下结构设计是—个复杂的过程。　高层建筑Ｅ部荷载大，基础埋深较深，地下室与基　础设计的合理与否直接影响高层建筑的正常使用　与造价。因此，设计时既要满足功能要求、安全可　靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊　要求，以保证其正常使用。　参考文献　Ⅲ朱炳寅等．建筑结构设计规范应用图解手册【Ｍｌ　北京：中国建筑工业出版社，２００５．　『２｝ｊ余建等．建筑结构设计常见及疑难问题解析啤　北京：中国建筑工业出版社，２００７．　—

嗣囵　阅　ＺＵＩＵ　ｌ￣ｌＵ　．Ｙ　…　ａ　ｎ　ｔ　建筑技术　

地下室结构设计工程中常见问题分析及对策　

庄致来ｔ　莫勇：　

（１、宁波市明州建筑设计有限公司，浙江宁波３１５０００　２、中国人民解放军９１７２７部队，浙江宁波３１５０００）　

摘要：随着社会的发展，高层建筑越来越多。城市建设中出现了大量的地下室及地下车库，将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车　

停车位等设在地下宝既能充分发挥地下室作用，又能满足基础埋深的要求。因此，在高层建筑设计中，地下室结构设计日显重要。现简要论　

述地下室结构设计中经常遇到的几个问题，与同行共同探讨。本文探讨了地下室结构设计中常出现的问题，并结合工作经验，提出了相　

应的处理措施。　

关键词：地下室；结构设计；处理措施　

１地下室结构设计问题　

１．１地下室结构平面设计　

地下室工程涉及的专业极为复杂，高层建　

筑的地下室结构设计，需综合考虑防火、使用功　

能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通　

风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超　

过设计规定的长度时，需要与结构专业配合，确　

定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设　

变形缝，　为设置变形缝会使得变形缝处的防　

水处理变得复杂。　

设计人员可以通过设置后浇带和合理使用　

混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，　

达到不设缝的目的。若地下室过长，依靠设置后　

浇带的方法难以解决，设计时可合理地调整平　

面，通过分割地下室，用较窄的通道相连，以满　

足使用及管道相连的要求，而将变形缝没置在　

通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小　

１．２地下室外墙结构设计　

地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、　

土压力验算外墙抗裂。在设计时应注意以下要　

求：　

（１府载。地下室外墙所承受的荷载分为水　

平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下　

室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括窒外　

地面活载、侧向土压力、地下水侧向压力和人防　

等效静荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风　

1 高层建筑地下室结构不均匀沉降问题的解决方法有哪些？

（1）裙房和高层建筑之间设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力，这是所谓放的方法。但实际上这样做，给建筑的立面处理、地下室的防渗漏、基础的埋置深度和整体稳定等带来很多困难。

（2）裙房和高层建筑之间不设沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上。这样，既满足了地基承载力要求，又避免了明显的沉降差。这是所谓的抗的方法。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。

（3）在设计中不设沉降缝，而采取一定的措施，调整地基反力，尽量减少不同部分的地基反力差，从而减少沉降差。这是所谓调的方法。如：裙房部分采用天然地基，主楼部分采用复合地基或桩基。裙房和主楼部分采用不同的基础形式，主楼采用筏基或箱基，裙房采用独立基础或条形基础。目前，石家庄地区比较常用的方法是在主体结构部分采用CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基，在裙房及纯地下室部分采用天然地基。

（4）在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主 2 楼，待主楼封顶完成大部分沉降后，再施工裙房。两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样，用调时间差的办法解决了沉降差，同时又避免了设置沉降缝带来的麻烦。这也是一种调的方法。