关于建筑工程地下室结构设计的分析与探讨

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川 成都 610000）

关于建筑工程地下室结构设计的分析与探讨

金 建

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川 成都 610000）

地下室作为建筑物的一部分，其结构设计质量效果的好坏，直接影响着建筑物的整体性能。因此在对建筑物进行设计时，需要重视地下室结构的整体和细部设计，以达到安全、适用、耐久性的结构设计目的。本文分析了地下室结构设计中涉及到的几个重要问题，并给出了一些个人建议，与读者共同探讨。

建筑工程；地下室；结构设计

1 引言

随着城市地下空间需求量的不断增长，人们对建筑物地下室的空间构成、功能分区、人流组织与疏散以及空间的量度、形状和物理环境等方面提出了更高要求。在地下室内设置各类设备用房、消防水池、停车位和服务管理用房等设施已成为很多建筑设计师的不二选择，从而增加了地下室结构设计的难度和成本比重。地下室结构设计作为建筑设计中一个重要的组成部分，需要结构设计师在进行结构设计时，尽量满足建筑、人防、给排水、电气、暖通、采光、交安等专业的设计要求，把握好设计的关键点，对关键问题进行多角度对比分析，处理好重要部位和细部节点的结构设计，确保地下室结构设计质量。为此，本文主要对地下室结构设计中经常遇到的几个重难点设计内容进行分析，希冀对同行们起到一定的借鉴意义，共同提高设计水平和提升建筑物的质量。

2 地下室结构设计

2.1地下室平面结构设计

地下室的平面结构设计是在建设用地规划设计、建筑使用功能设计、建筑设备环境设计以及地面景观设计等基础之上进行的。地下室的功能定位、规模大小、层数设置及空间平面布置等内容是平面结构设计的一个关键点。根据地形地质条件、防火分区和给排水等专业的要求，是否将结构底板和顶板做成斜板、平板抑或是局部变阶处理等都需要在平面结构设计时综合分析比较，使地下室的设计更加的合理、科学。譬如山地城市片区的地下室，因受建筑空间体系和特殊地形的影响，本着满足依山就势开拓生存空间需要的建筑设计原则和避免采用“夷高地为平台”的建设模式，地下室结构板通常会做成整体大斜板或变阶平板，这样既可在建筑施工中节省土方用量缩短建设工期, 还可有效控制工程造价成本，有效降低地下室空间布局对山地原有地貌的破坏，体现出节能、减排、保护资源的设计理念。

2.2地下室抗震性能设计

随着人们对建筑抗震性能关注度的提升，地下室抗震设计也变得尤为重要。准确定位地下室的抗震等级，是进行其抗震设计的首要工作。对独立的纯地下室而言，依据抗震规范可方便快捷地确定其抗震等级，而对复杂高层建筑的地下室，其抗震等级主要还要根据嵌固端的位置来评判。比如建筑的嵌固端处在地下室顶板位置，则地下室一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。在进行抗震设计时，除需验算其整体抗震承载力是否满足规范要求外，还应多角度采取抗震构造措施。如增加顶板的厚度、配筋率、避免顶板开设大洞口或在顶板室内外板面标高变化处采取加腋等措施来确保地下室顶板具有良好的整体性和刚度，能将地震力分布到整个地下室结构。此外，地下室的墙柱宜与上部结构的墙柱相对统一。再有，构件的连接设计应能够保证构件相互之间具备良好的连续性、延性和整体性。当然，在地下室抗震结构体系设计时，还需对项目的技术性、经济性因素、施工条件和环境影响等诸多方面进行综合分析，以获得最佳抗震结构体系。

2.3地下室的抗渗、抗浮性能设计

地下室抗渗、抗浮涉及到使用功能、造价、施工、结构体系设计、材料选择等诸多方面内容。各环节稍有不慎就可能出现地下室渗水、结构整体上浮等质量问题和安全事故。设计环节是地下室工程防水的关键环节，必须严格控制裂缝的产生、限制裂缝的最大宽度和验算结构整体抗浮稳定性，主要从以下几个方面来考虑：

（1）根据岩土工程勘察报告提供的抗浮设计水位来进行结构整体抗浮稳定性验算和结构构件设计。地下室抗浮稳定措施，通常采用“压”和“拉”两种方式。“压”即采取增加结构自重来抵抗浮力，“拉”即是采用抗拔桩、抗浮锚杆等与土体的摩擦力或桩自身重量来满足抗浮要求。

（2）控制裂缝的产生，加强结构自防水设计。结构自防水是结构抗渗的根本防线。在设计时需明确结构混凝土抗渗等级，科学合理地选用防水抗裂膨胀剂和抗裂纤维等外加剂及防水抗裂材料。同时明确消防水池、地下室外墙等处施工缝、后浇带的具体防水做法。

（3）注重附加防水层的设计。仅采用结构自防水是不足以完全消除地下室渗漏隐患的。混凝土碱-骨料的反应、氯离子的侵蚀、冻融破坏、施工不可控内外力的不利影响及混凝土凝固收缩等因素都可能导致结构产生裂缝而出现渗漏，因此在地下室结构的迎水面上设置附加防水层是必要的。

（4）考虑施工环境和施工技术等因素，按最不利荷载分布进行抗渗、抗浮设计，出具相应的防范措施。譬如地下室未施工完毕或局部施工完毕便停止降水，就可能会因为抗浮荷载还没有完全施加而造成地下室难以抵抗地下水的浮力。

（5）在结构自重可以抵抗地下水的浮力情况下，地下室底板也需进行抗浮设计。根据板底土层特性和底板局部受力模式，有针对性地进行底板设计。如遇膨胀土或湿陷性黄土等土体时，底板可能会因为施工时基底残留的局部积水而出现开裂、起拱和渗漏等。

2.4地下室结构超长和不均匀沉降问题处理

（1）地下结构虽然受外界气温变化的影响较地上结构小，但因水泥水化产生的热量较高和周边的约束作用较强，仍需慎重考虑结构超长可能产生裂缝的问题。目前比较常用的做法是设置伸缩后浇带或膨胀加强带，也可采用低收缩混凝土材料、采取跳仓浇筑、控制缝等施工方法。因后浇带一般需待主体混凝土浇筑完成2个月才能封闭施工，留置时间较长影响后续工作的开展。所以取消伸缩后浇带采用膨胀加强带与底板混凝土同时浇筑的施工工艺已得到广泛运用。采用加强带施工，整体性好、防水效果好，施工工艺简单、缩短工期。为达到控制裂缝的效果，推荐使用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥和粒径控制在5-25mm范围内粗骨料，并加强养护和保温。

（2）由于荷载和地质条件的差异，地下结构可能存在不均匀沉降，特别对于大底盘高层建筑群而言是一个必须面对的问题。由于高层主楼和低层裙房、地下室荷载差异较大，不可避免存在不均匀沉降，在进行结构设计时，应根据工程的具体情况、环境条件、土体力学性质、施工工艺等综合分析比较，制定避免不均匀沉降的合理方案和处理措施。除通常采用沉降后浇带来解决不均匀沉降外，还可采取不同的基础形式来控制两者的沉降差。例如高层采用整体筏基，低层裙房和地下室采用独立基础或加防水板或交叉地基梁来减小沉降差。

2.5地下室的基础设计

地下室的基础设计时，结合地质勘察报告综合考虑结构类型、施工技术和经济条件等因素，使建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求；还应了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高等，减少与相邻建筑的相互影响。现在多数建筑的地下室，用作汽车库、机电设备用房等大空间，采用整体性好和刚度大的筏形基础是比较方便的；在没有特殊要求时，没有必要采用箱形基础。当地质条件好、荷载小、且能满足地基承载力和变形要求时，采用交叉梁基础、独立柱基加抗水板也是可以的。

3 结束语

随着我国建筑行业的飞速发展，人们对于建筑物的使用功能和舒适度要求也越来越高。我们在继续遵循安全、适用和耐久性设计理念的同时，对地下室结构设计进行不断地探索创新，以期许满足人们对高品质建筑的追求，也使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济和社会效益。

[1]孙卫东.建筑工程地下室结构设计分析与探讨[J].绿色环保建材，2016-09-25

[2]屈明.建筑工程人防地下室的结构设计探讨[J].黑龙江科技信息，2016-08-15

TU7

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1007-6344（2017）04-0097-01

金建（1981-）男，汉族，大学本科，工程师，主要从事建筑结构设计工作。