论文部分内容阅读
摘 要:建筑工程的地下室结构设计作为整个建筑结构设计的重要组成部分，鉴于其所处的位置较复杂，所以在结构设计时要考虑的因素较多。若设计不正确将会对整个建筑结构造成严重的安全隐患。鉴于地下室的结构设计的重要性，本文结合笔者从事地下室结构设计的实践经验，对建筑工程地下室结构设计做出分析与探讨。
关键词:建筑工程；地下室；结构设计
中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：
随着社会的快速发展，城市的土地资源呈现着紧缩的趋势，建筑工程把未来的发展目标放在了地下室的发展途径上。当前城市的高层建筑越来越多，建筑设计根据本身的功能和结构特点在设计中开始逐步考虑建设地下室。城市建筑大型化、高层化的设计理念也促使地下结构朝着多层空间的方向发展，地下室的地下结构设计、地下室的施工及防水、支护工程成为了建筑工程首要考虑的问题。
地下室结构设计中的问题分析
地下室工程涉及到的专业领域非常广泛、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时，要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要，还要顾及到管道、通风、给水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说，一般来讲，在塔楼部分的使用时期，基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。
1、抗浮、抗渗问题分析。针对地下室的抗浮问题，要设定科学合理的抗浮设防水位，根据具体的地下水水位要求进行研究和实时勘查，采用平板式筏板基础、增加地下室的重量、设置抗浮桩等方式方法去解决地下室的抗浮问题。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：（1）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，可在墙体中部设置一道水平暗梁来抵抗拉力。当然，在采取以上措施时，同时要注意混凝土的养护。（2）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、不均匀沉降问题分析。地下室的不均匀沉降问题可以采用人工处理地基的方法去降低地基处理的程度，主体结构采用桩基础、主体结构部分采用整体基础也能达到较小的最终沉降量，还能充分发挥不同基础形式的作用和优势，有利于工作人员进行相关的计算，确定最终的设计方法。
3、人防地下室的问题分析。对于人防地下室的结构设计要特别注意人防构件的最小截面尺寸取值问题，按照国家的标准进行设计，使顶板的最小防护厚度、混凝土厚度都能实现建筑面层的防护作用。此外，人防构件的荷载取值问题、人防底板的荷载控制问题也是建设过程中必须要注意的设计问题。在考虑防空地下室在核爆动荷载作用下的动力分析时要采用等效静荷载法进行计算，人防地下室的设计还需要考虑人防底板的荷载起控制作用。
二、在设计中要注意的几个方面
地下室外墙的设计是整个建筑工程地下室结构设计的关键环节，对整个建筑工程地下室结构的合理性有着十分重要的影响。在设计时候，要综合考虑到水，土压力因素，并通过这些因素来验算外墙的抗裂性能。总体而言，要在综合考虑多种因素的基础上，从以下几个方面做出科学合理的设计。
抗震设计。通常来讲，地下室的抗震设计常遇到的问题有。一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：在多层建筑中，地下室的埋深不够。房屋的层数加上地下室在内已经达到八层，层数与高度都已经超过设计标准要求。地下室的顶板是上段结构嵌固，地下室的抗震等级应当和地上部分相同。若地上结构的抗震等级是二级，则地下部分的抗震等级也应当是二级。
荷载。地下室外墙在整体的荷载中占据着重要地位，其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖的传重和自重的竖向荷载。地下室外墙水平的荷载一般都包括侧向的土压力，地下水侧向压力等。在地下室外墙结构设计中，竖向荷载和地震等作用所产生的内力一般而言不会起到控制的作用，在此过程中，要充分重视水平荷载，当水平荷载垂直于墙面时候，会产生弯矩，这对墙体的配筋有着十分重要的意义。
地下室外墙的配筋计算。实际设计应用时，在带扶壁柱的外墙配筋计算方法是按双向板计算配筋，而不是根据扶壁柱的尺寸大小来计算。而扶壁柱不是按外墙双向板传递荷载算其配筋，而是根据地下室结构的整体电算分析结果来配筋。这样设计会使外墙竖向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墙的水平分布筋过多。在计算地下室外墙的配筋时，除了垂直于外墙方向部分有钢筋混凝土的，内隔墙之间有相连的外墙板块或者扶壁柱横截面积较大的外墙板块需要用双向板计算之外，其他形式的外墙通常都按竖向单向板计算配筋。竖向载荷小的外墙扶壁柱，无论是外墙转角处还是内外侧的主筋部分都需做适当的加强。扶壁墙的截面积的大小则是界定外墙水平分布筋的依据。在计算地下室外墙时底部支座应固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。侧壁的抗弯能力比底板的大，而弯矩则和底板相等。
地下室结构设计
地下室的基础设计。在进行地下室基础设计之前一定要做好工程地质的勘查工作，基础设计可以采用预应力管桩基础，为了能够满足沉降的要求，要加强岩层的承载能力，所以基于这一个要求，持力层应该要采用强风化岩和中风化岩层。
地下室顶板的结构优化。地下室的顶板是地上整个高层建筑的水平约束支座，要想对地上结构有足够的约束作用，就必须有较大刚度。所以，在设计地下室时，对顶板有严格的要求，顶板的厚度要大于等于160mm，这样才能保证地下室较大刚度。
地下室的侧壁设计。影响地下室侧壁设计的因素有很多，例如结构自重、地面堆载及活载、防核爆等效静荷载、侧向土压力、地下水压力等各种因素。地下室的侧壁由于情况比较特殊，会受到各种不同方向荷载的共同作用，受力情况比较复杂的情况下应该要对地下室侧壁设计进行科学合理的简化。所以地下室侧壁的设计具体要求是，与土壤产生接触的侧壁混凝土保护层厚度要达到40毫米，地下室侧壁的水平钢筋配置要在外侧，而竖向的钢筋配置就应该在侧壁的内侧。但是出于对侧壁设计成本的控制，在满足侧壁荷载要求的基础上混凝土的强度也不适宜设置得过高，这样可以减小混凝土的收缩应力。
优化选型。建筑物的结构设计除了有足够的承载力，还要使结构具有足够的抗侧力刚度，使结构产生的侧向移动在合理的规定的范围内。结构选型不单单是结构的问题，它是一个综合的复杂的过程，除了考虑地基的承载能力和结构的安全性外，还要考虑成本问题。
四、结束语
在建筑地下室结构设计中，设计人员要综合分析整体建筑结构的具体情况，综合考虑到建筑的防火，防震，通风，采光等各个方面的因素，在满足建筑基本功能的前提下，做出创意设计，选择合理的结构方案。
参考文献：
[1]都军花，梁丽芳.《建筑工程中地下室结构设计探讨》，《中国高新技术企业》， 2009年09 期
[2]文华.《论述地下室结构设计存在的问题》，《建材与装饰》， 2005 年10 期
[3]傅昱.《中小高层建筑地下室设计浅谈》，《四川建材》， 2010 年06 期
[4]陈璋.《高层建筑地下室结构设计常见问题分析》，《中国高新技术企业》， 2009 年12 期
[5]刘力东.建筑工程地下室结构设计中的要点分析[期刊论文] .《城市建设理论研究（电子版）》-2007 年23 期
[6]吴瑞.浅谈建筑工程地下室结构设计[期刊论文] .《城市建设》-2011 年36 期.
作者簡介:
杨爱昆(1984.07-) 男,汉,毕业于河北工业大学,研究方向:土木工程设计
关键词:建筑工程；地下室；结构设计
中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：
随着社会的快速发展，城市的土地资源呈现着紧缩的趋势，建筑工程把未来的发展目标放在了地下室的发展途径上。当前城市的高层建筑越来越多，建筑设计根据本身的功能和结构特点在设计中开始逐步考虑建设地下室。城市建筑大型化、高层化的设计理念也促使地下结构朝着多层空间的方向发展，地下室的地下结构设计、地下室的施工及防水、支护工程成为了建筑工程首要考虑的问题。
地下室结构设计中的问题分析
地下室工程涉及到的专业领域非常广泛、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时，要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要，还要顾及到管道、通风、给水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说，一般来讲，在塔楼部分的使用时期，基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。
1、抗浮、抗渗问题分析。针对地下室的抗浮问题，要设定科学合理的抗浮设防水位，根据具体的地下水水位要求进行研究和实时勘查，采用平板式筏板基础、增加地下室的重量、设置抗浮桩等方式方法去解决地下室的抗浮问题。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作，要达到抗渗目的，一般可采取以下措施：（1）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，可在墙体中部设置一道水平暗梁来抵抗拉力。当然，在采取以上措施时，同时要注意混凝土的养护。（2）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、不均匀沉降问题分析。地下室的不均匀沉降问题可以采用人工处理地基的方法去降低地基处理的程度，主体结构采用桩基础、主体结构部分采用整体基础也能达到较小的最终沉降量，还能充分发挥不同基础形式的作用和优势，有利于工作人员进行相关的计算，确定最终的设计方法。
3、人防地下室的问题分析。对于人防地下室的结构设计要特别注意人防构件的最小截面尺寸取值问题，按照国家的标准进行设计，使顶板的最小防护厚度、混凝土厚度都能实现建筑面层的防护作用。此外，人防构件的荷载取值问题、人防底板的荷载控制问题也是建设过程中必须要注意的设计问题。在考虑防空地下室在核爆动荷载作用下的动力分析时要采用等效静荷载法进行计算，人防地下室的设计还需要考虑人防底板的荷载起控制作用。
二、在设计中要注意的几个方面
地下室外墙的设计是整个建筑工程地下室结构设计的关键环节，对整个建筑工程地下室结构的合理性有着十分重要的影响。在设计时候，要综合考虑到水，土压力因素，并通过这些因素来验算外墙的抗裂性能。总体而言，要在综合考虑多种因素的基础上，从以下几个方面做出科学合理的设计。
抗震设计。通常来讲，地下室的抗震设计常遇到的问题有。一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：在多层建筑中，地下室的埋深不够。房屋的层数加上地下室在内已经达到八层，层数与高度都已经超过设计标准要求。地下室的顶板是上段结构嵌固，地下室的抗震等级应当和地上部分相同。若地上结构的抗震等级是二级，则地下部分的抗震等级也应当是二级。
荷载。地下室外墙在整体的荷载中占据着重要地位，其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖的传重和自重的竖向荷载。地下室外墙水平的荷载一般都包括侧向的土压力，地下水侧向压力等。在地下室外墙结构设计中，竖向荷载和地震等作用所产生的内力一般而言不会起到控制的作用，在此过程中，要充分重视水平荷载，当水平荷载垂直于墙面时候，会产生弯矩，这对墙体的配筋有着十分重要的意义。
地下室外墙的配筋计算。实际设计应用时，在带扶壁柱的外墙配筋计算方法是按双向板计算配筋，而不是根据扶壁柱的尺寸大小来计算。而扶壁柱不是按外墙双向板传递荷载算其配筋，而是根据地下室结构的整体电算分析结果来配筋。这样设计会使外墙竖向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墙的水平分布筋过多。在计算地下室外墙的配筋时，除了垂直于外墙方向部分有钢筋混凝土的，内隔墙之间有相连的外墙板块或者扶壁柱横截面积较大的外墙板块需要用双向板计算之外，其他形式的外墙通常都按竖向单向板计算配筋。竖向载荷小的外墙扶壁柱，无论是外墙转角处还是内外侧的主筋部分都需做适当的加强。扶壁墙的截面积的大小则是界定外墙水平分布筋的依据。在计算地下室外墙时底部支座应固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。侧壁的抗弯能力比底板的大，而弯矩则和底板相等。
地下室结构设计
地下室的基础设计。在进行地下室基础设计之前一定要做好工程地质的勘查工作，基础设计可以采用预应力管桩基础，为了能够满足沉降的要求，要加强岩层的承载能力，所以基于这一个要求，持力层应该要采用强风化岩和中风化岩层。
地下室顶板的结构优化。地下室的顶板是地上整个高层建筑的水平约束支座，要想对地上结构有足够的约束作用，就必须有较大刚度。所以，在设计地下室时，对顶板有严格的要求，顶板的厚度要大于等于160mm，这样才能保证地下室较大刚度。
地下室的侧壁设计。影响地下室侧壁设计的因素有很多，例如结构自重、地面堆载及活载、防核爆等效静荷载、侧向土压力、地下水压力等各种因素。地下室的侧壁由于情况比较特殊，会受到各种不同方向荷载的共同作用，受力情况比较复杂的情况下应该要对地下室侧壁设计进行科学合理的简化。所以地下室侧壁的设计具体要求是，与土壤产生接触的侧壁混凝土保护层厚度要达到40毫米，地下室侧壁的水平钢筋配置要在外侧，而竖向的钢筋配置就应该在侧壁的内侧。但是出于对侧壁设计成本的控制，在满足侧壁荷载要求的基础上混凝土的强度也不适宜设置得过高，这样可以减小混凝土的收缩应力。
优化选型。建筑物的结构设计除了有足够的承载力，还要使结构具有足够的抗侧力刚度，使结构产生的侧向移动在合理的规定的范围内。结构选型不单单是结构的问题，它是一个综合的复杂的过程，除了考虑地基的承载能力和结构的安全性外，还要考虑成本问题。
四、结束语
在建筑地下室结构设计中，设计人员要综合分析整体建筑结构的具体情况，综合考虑到建筑的防火，防震，通风，采光等各个方面的因素，在满足建筑基本功能的前提下，做出创意设计，选择合理的结构方案。
参考文献：
[1]都军花，梁丽芳.《建筑工程中地下室结构设计探讨》，《中国高新技术企业》， 2009年09 期
[2]文华.《论述地下室结构设计存在的问题》，《建材与装饰》， 2005 年10 期
[3]傅昱.《中小高层建筑地下室设计浅谈》，《四川建材》， 2010 年06 期
[4]陈璋.《高层建筑地下室结构设计常见问题分析》，《中国高新技术企业》， 2009 年12 期
[5]刘力东.建筑工程地下室结构设计中的要点分析[期刊论文] .《城市建设理论研究（电子版）》-2007 年23 期
[6]吴瑞.浅谈建筑工程地下室结构设计[期刊论文] .《城市建设》-2011 年36 期.
作者簡介:
杨爱昆(1984.07-) 男,汉,毕业于河北工业大学,研究方向:土木工程设计