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摘要：本文简要介绍了高层建筑地下室结构设计中常见的一些问题，并提供解决方案，从而减小地下室的造价。
關键词：建筑；地下室；结构设计；分析
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题，涉及内容繁多且复杂，有些问题至今尚未得到很好的解决，如：地基与基础的相互作用问题、上部结构刚度对地基基础的影响等等。现代高层建筑由于地下工程庞大，建设工程在地下的投资已经接近甚至超过了地上，因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。
1 地下室层高的问题
结构设计一般在建筑方案确定后，所以不可能对建筑作大幅度的调整。主要可以调整的，一般是层高。地下室层高对地下室的影响可以说“牵一发，动全身”。它的影响包括土方开挖，降水要求，基坑支护，施工工期、抗浮水位等。所以一般建筑设计人员也一般把层高压得较低。鉴于层高往往以结构层最底点加设备净空要求加建筑净空要求来确定，提高地下室顶板结构最低点，是减小地下室净高的有效方法。
处理的方法有：顶板楼板采用宽扁梁、无梁楼盖、或预应力空心楼板等。本人其中一个工程中，地下室最大跨度为9.6米，人防等级为核6级，采用普通梁板形式，梁高要求1.2米；宽扁梁结构，梁高要求0.8米；预应力空心楼板，仅要求暗梁，梁高同板厚0.5米。可见顶板结构形式对净高有较大的影响。
注意：地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。结构计算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上算，并应包括地下层。
另外在合理布置柱网时，对地下室的建筑布置作合理的调整，也可减小净高。由于现在的地下室一般用作停车场，建议建筑根据结构柱网对车位和车道做合理的调整，特别是减小转换结构的出现。 这对减小地下室的造价有很大的作用。然而这是设计人员不重视的。
2 抗浮问题
全国大部分地区地下水位一般比较浅，对于一般地下室都存在抗浮问题，裙房及纯地下室部分的抗浮问题更大。针对此种情况，应采取以下措施：
2.1 在设计允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。高层建筑的基础底板多采用平板式筏板基础和梁板式筏板基础。一般而言，平板式筏板基础的重量与梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高，在保证基顶标高不变的情况下，后者的基础埋深要大于前者。从而相对提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基础更有利于降低抗浮水位。
2.2 楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的1/22～1/16，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。
2.3 增加地下室的层高来增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，一般增加地下室底板的厚度。这种方法的优点是：使用厚板后，增加了地下室的重量，地下室顶板的大板块之间可以不再设置次梁。一般采用桩基础等深基础形式，使用厚底板可以减小底板往下“突出”的梁，有利于地下室防水工程。
2.4 设置抗拔桩。主要用于裙楼等地下室上部建筑层数不多的部分。
另外要注意的问题是抗浮地下水位的确定。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据，实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。
3 不均匀沉降问题
解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：
3.1 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。对有人防要求的地下室，设缝更不利于设计。
3.2 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。
3.3 在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，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。
4 裂缝及控制方法
地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。
工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算，地下室外墙在计算中漏掉抗裂性验算(违反GB50108-2001第4.1.6条)，地下室外墙与底板连接构造不合理，建筑物超长未设缝或留置后浇带(违反GB50010-2002第9.1.1条)，后浇带的位置设置不当，外墙施工缝或后浇带详图未交代，室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等，导致违反设计规范，产生渗漏现象。某工程地下室设计成一个大底盘，而该大底盘下的基础形式同时有天然地基、桩基、刚性桩复合地基（违反GB50011-2001第3.3.4条），此类基础即使设置后浇带也仅适合施工阶段。
地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：
4.1 补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。
4.2 膨胀带，由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。
4.3 后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。
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，对于侧壁，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，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。
5 结束语
现代高层建筑一般都设有大底盘地下室，地下工程在整个建设项目中所占的比重也越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。另外，地下室结构的设计要点也比较多，如何从概念上设计而减小地下室的造价，是每个设计人员应该认真考虑的。
参考文献:
[1] 胡俊杰，试论防空地下室的结构设计[J]，科技资讯，2009,（2）.
[2] 李威，关于人防结构设计分析[J]，山西建筑，2011,（21）.
[3] 黄伏祥，地下室设计若干问题探讨[J]，江西化工，2010,（4）.
[4] 吴文韬，关于地下室结构设计的一些探讨[J]，施工技术2011,（22）.
[5] 许名鑫；雷文军；赖洪涛，长沙市颐和家园人防车库高低跨梁设计[J]，低温建筑技术，2012,（1）.
關键词：建筑；地下室；结构设计；分析
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
地下室的结构设计是一个综合性很强的问题，涉及内容繁多且复杂，有些问题至今尚未得到很好的解决，如：地基与基础的相互作用问题、上部结构刚度对地基基础的影响等等。现代高层建筑由于地下工程庞大，建设工程在地下的投资已经接近甚至超过了地上，因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，真正做到技术与经济同步、安全与适用协调。
1 地下室层高的问题
结构设计一般在建筑方案确定后，所以不可能对建筑作大幅度的调整。主要可以调整的，一般是层高。地下室层高对地下室的影响可以说“牵一发，动全身”。它的影响包括土方开挖，降水要求，基坑支护，施工工期、抗浮水位等。所以一般建筑设计人员也一般把层高压得较低。鉴于层高往往以结构层最底点加设备净空要求加建筑净空要求来确定，提高地下室顶板结构最低点，是减小地下室净高的有效方法。
处理的方法有：顶板楼板采用宽扁梁、无梁楼盖、或预应力空心楼板等。本人其中一个工程中，地下室最大跨度为9.6米，人防等级为核6级，采用普通梁板形式，梁高要求1.2米；宽扁梁结构，梁高要求0.8米；预应力空心楼板，仅要求暗梁，梁高同板厚0.5米。可见顶板结构形式对净高有较大的影响。
注意：地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。结构计算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上算，并应包括地下层。
另外在合理布置柱网时，对地下室的建筑布置作合理的调整，也可减小净高。由于现在的地下室一般用作停车场，建议建筑根据结构柱网对车位和车道做合理的调整，特别是减小转换结构的出现。 这对减小地下室的造价有很大的作用。然而这是设计人员不重视的。
2 抗浮问题
全国大部分地区地下水位一般比较浅，对于一般地下室都存在抗浮问题，裙房及纯地下室部分的抗浮问题更大。针对此种情况，应采取以下措施：
2.1 在设计允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。高层建筑的基础底板多采用平板式筏板基础和梁板式筏板基础。一般而言，平板式筏板基础的重量与梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高，在保证基顶标高不变的情况下，后者的基础埋深要大于前者。从而相对提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基础更有利于降低抗浮水位。
2.2 楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的1/22～1/16，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。
2.3 增加地下室的层高来增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，一般增加地下室底板的厚度。这种方法的优点是：使用厚板后，增加了地下室的重量，地下室顶板的大板块之间可以不再设置次梁。一般采用桩基础等深基础形式，使用厚底板可以减小底板往下“突出”的梁，有利于地下室防水工程。
2.4 设置抗拔桩。主要用于裙楼等地下室上部建筑层数不多的部分。
另外要注意的问题是抗浮地下水位的确定。地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据，实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。
3 不均匀沉降问题
解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：
3.1 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。对有人防要求的地下室，设缝更不利于设计。
3.2 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。
3.3 在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，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。
4 裂缝及控制方法
地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。
工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算，地下室外墙在计算中漏掉抗裂性验算(违反GB50108-2001第4.1.6条)，地下室外墙与底板连接构造不合理，建筑物超长未设缝或留置后浇带(违反GB50010-2002第9.1.1条)，后浇带的位置设置不当，外墙施工缝或后浇带详图未交代，室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等，导致违反设计规范，产生渗漏现象。某工程地下室设计成一个大底盘，而该大底盘下的基础形式同时有天然地基、桩基、刚性桩复合地基（违反GB50011-2001第3.3.4条），此类基础即使设置后浇带也仅适合施工阶段。
地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：
4.1 补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。
4.2 膨胀带，由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。
4.3 后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。
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，对于侧壁，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，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。
5 结束语
现代高层建筑一般都设有大底盘地下室，地下工程在整个建设项目中所占的比重也越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大，因此结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。另外，地下室结构的设计要点也比较多，如何从概念上设计而减小地下室的造价，是每个设计人员应该认真考虑的。
参考文献:
[1] 胡俊杰，试论防空地下室的结构设计[J]，科技资讯，2009,（2）.
[2] 李威，关于人防结构设计分析[J]，山西建筑，2011,（21）.
[3] 黄伏祥，地下室设计若干问题探讨[J]，江西化工，2010,（4）.
[4] 吴文韬，关于地下室结构设计的一些探讨[J]，施工技术2011,（22）.
[5] 许名鑫；雷文军；赖洪涛，长沙市颐和家园人防车库高低跨梁设计[J]，低温建筑技术，2012,（1）.