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摘要：随着社会经济的发展，设置有地下室的高层建筑越来越多，地下室设计是否合理直接影响高层建筑本身的正常使用和工程造价。本文针对地下室设计中的要点问题，讨论了设计荷载、顶板、外墙、底板、抗浮、防水、不均匀沉降和抗震等级几个方面。
关键词：地下室 设计 要点
随着社会的发展，人们的居住环境不断改善，高层建筑越来越多，地下室已成为了高层建筑不可缺少的配套设施。地下室既能作为停车场和设备空间，充分利用空间，又能满足结构基础埋深的要求。在高层建筑设计中，地下室的设计日渐重要。本文对高层建筑地下室设计中几个要点进行讨论研究，供工程设计参考。
1 地下室设计荷载
高层建筑地下室设计考虑的荷载主要有上部结构自重、地下室自重、土压力、水压力和核爆动荷载（考虑人防）等。地下室设计时应结合建筑的结构特点，根据规范给出的防空地下室不同部位应考虑的荷载进行荷载组合。规范规定的地下室结构各组成部分参与组合的荷载分别为:顶板——考虑顶板静荷载和顶板核爆动荷载。侧墙——横向荷载包括土压力、水压力、核爆动荷载产生的水平动荷载，竖向荷载包括上部结构自重、外墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载标准值。内承重墙(柱)——考虑上部结构自重、内承重墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载。基础——考虑上部建筑物自重，地下室墙身自重，顶板传来的静荷载、底板核爆动荷载。
2 地下室顶板设计
地下室顶板作为高层建筑上部结构的水平约束支座，刚度越大，对上部结构起到的约束作用就越好，所以刚度要求地下室顶板的厚度不能太薄，一般应不小于160mm。对于人防地下室，它的顶板厚度还须满足人防要求。
《建筑抗震设计规范》(GB5001-2001)规定，顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜少于两层，且楼板厚度、侧向刚度、混凝土强度等级、配筋率等都要满足相应要求。《建筑抗震设计规范》还规定，作为上部结构嵌固端的地下室楼层的楼盖应采用梁板结构。因此，在计算高层建筑地下室层数或总层深时，不仅要知道地基基础埋深，还必须考虑上述其它因素。当出现顶板室内外板面标高变化超过梁高范围或顶板为无梁楼盖的情况时，地下室顶板不可作为上部结构的嵌固端。
3 地下室外墙设计
外墙设计时，根据不同的支承条件和外墙高宽比选定合理的计算模型非常重要。若地下室外墙的墙高L与墙宽B之比L/B<0.5，按单向板处理，计算模型见图1。
若地下室外墙的墙高L与墙宽B之比0.5≤L/B<2，按双向板处理，计算模型见图2。
对于地下室车道板、采光井周边外墙等，墙顶可作为自由端来处理，计算模型见图3。
地下室外墙混凝土易出现收缩，加上结构本身和基坑侧壁的约束，从而产生较大的拉应力，出现收缩裂缝。在正常使用极限状态下，要对地下室按非人防工况，进行裂缝宽度验算，裂缝宽度应小于0.2mm，且不得贯通。
4 地下室底板设计
地下室底板同外墙一样，除了要在受力上满足要求外，还要防水防渗，所以其厚度不宜太薄，通常取40-60cm，配筋率一般取为0.25%。在底板的标高变化处，要按照实际情况设置梁，梁宽通常应大于底板厚度，梁内要配有抗扭钢筋，钢筋数量应根据底板传递到梁的支座弯矩进行计算。对于基础是桩箱、桩筏的地下室底板，由于其起到桩承台的作用，所以还要满足抗弯、抗冲切剪切、局部受压等要求。
5 地下室抗浮设计
当地下室埋藏较深或地下水位较高时，地下室设计中应重视抗浮计算，采用桩基时应计算桩的抗拔承载力。板、覆土的自重对结构有利，计算强度时荷载分项系数取1.0，计算抗浮时荷载分项系数取0.9。地下室抗浮设计的重要依据是地下水位及其变幅，现在存在的普遍问题是设计时往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期考虑不足，造成施工过程中由于抗浮措施不到位而出现局部破坏。实际结构中，地下室面积大，形状又不规则，局部上方可能没有建筑，抗浮问题相对比较难处理，须作细致分析。在设计允许的情况下，应尽可能提高基坑坑底的设计标高，楼盖使用宽扁梁或无梁楼盖，这些都是解决抗浮问题的措施。
6 地下室防水设计
对于高层建筑地下室，防水设计必须做得十分可靠，耐久性要与建筑物同步。若防水工程没有做好，出现了渗漏，修复起来的难度会较高，且补漏费用将大大增加。所以地下室的防水工程必须保证施工的质量，才能避免出线返工补漏的现象。
地下室出现渗漏的主要原因有：混凝土本身结构收缩产生裂缝；混凝土不密实导致内部水分蒸发后形成毛细通路渗水；施工中破坏了柔性防水层；柔性防水层接头处处理不妥或老化等。针对以上可能出现的情况，设计考虑采用强度高、厚度大的高标号防水混凝土，还应添加外加剂，减少结构内部出现的微小裂缝，以满足防水防渗的要求；在地下室主体结构外要做柔性防水层，并对完工后的防水层施以保护措施。
7 地下室不均匀沉降控制措施
控制地下室不均匀沉降主要有以下措施：①在高层建筑主楼和裙房之间设置沉降缝，让各部分互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力。但这种方法会给建筑的立面处理、整体稳定、地下室的防渗漏、基础的埋置深度等带来很多问题。②不设置沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上，既满足了地基承载力要求，又减少了沉降差。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般只用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。③不设置沉降缝，而采取一定的措施，调整地基反力，减少不同部分的地基反力差，从而减小不均匀沉降。比如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。④在主楼和裙房之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，主楼完工且完成大部分沉降后，再施工裙房，待两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样既减少了沉降差，又避免了设置沉降缝带来的问题。
8 地下室结构抗震等级
当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可随层数降低一级。对于标准设防类(丙类)建筑，本地区的抗震烈度为6、7度时抗震等级应不低于四级，8度时不低于三级，9度时不低于二级；对于重点设防类(乙类)建筑， 抗震烈度为6度时抗震等级应不低于四级，7度时不低于三级，8度时不低于二级，9度时需专门研究。对于地下室中无上部结构的部分，可视情况采用三级或四级。
当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固端时，实际嵌固部位所在的地下室楼层及以上采用的抗震等级，可与地上结构相同。对于实际嵌固部位的抗震等级，与上述嵌固端的抗震等级确定方法相同。
9 总结
高层建筑地下室设计是一个综合性很强的问题，设计时既要满足受力要求，又要考虑防水防水和抗震等方面。设计人员应深入研究地下室设计中的要点，力求做到安全与适用协调，技术与经济同步。
参考文献:
[1]王仙蔚，李晓雷.高层建筑地下室结构的设计要点[J].低温建筑技术.2010.
[2]郝大化.浅谈高层建筑地下室设计的几点体会[J].建材与装饰.2007.
[3]陈玲瑜.浅谈高层建筑地下室设计中常见问题[J].水利科技.2006.
[4]中华人民共和国建设部.高层建筑混凝土结构设计技术规程(JGJ3-2002)[S].北京：中国建筑工业出版社.2002.
[5]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范(GB5001-2001)[S].北京：中国建筑工业出版社.2001.
关键词：地下室 设计 要点
随着社会的发展，人们的居住环境不断改善，高层建筑越来越多，地下室已成为了高层建筑不可缺少的配套设施。地下室既能作为停车场和设备空间，充分利用空间，又能满足结构基础埋深的要求。在高层建筑设计中，地下室的设计日渐重要。本文对高层建筑地下室设计中几个要点进行讨论研究，供工程设计参考。
1 地下室设计荷载
高层建筑地下室设计考虑的荷载主要有上部结构自重、地下室自重、土压力、水压力和核爆动荷载（考虑人防）等。地下室设计时应结合建筑的结构特点，根据规范给出的防空地下室不同部位应考虑的荷载进行荷载组合。规范规定的地下室结构各组成部分参与组合的荷载分别为:顶板——考虑顶板静荷载和顶板核爆动荷载。侧墙——横向荷载包括土压力、水压力、核爆动荷载产生的水平动荷载，竖向荷载包括上部结构自重、外墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载标准值。内承重墙(柱)——考虑上部结构自重、内承重墙自重、顶板传来的静荷载和核爆动荷载。基础——考虑上部建筑物自重，地下室墙身自重，顶板传来的静荷载、底板核爆动荷载。
2 地下室顶板设计
地下室顶板作为高层建筑上部结构的水平约束支座，刚度越大，对上部结构起到的约束作用就越好，所以刚度要求地下室顶板的厚度不能太薄，一般应不小于160mm。对于人防地下室，它的顶板厚度还须满足人防要求。
《建筑抗震设计规范》(GB5001-2001)规定，顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜少于两层，且楼板厚度、侧向刚度、混凝土强度等级、配筋率等都要满足相应要求。《建筑抗震设计规范》还规定，作为上部结构嵌固端的地下室楼层的楼盖应采用梁板结构。因此，在计算高层建筑地下室层数或总层深时，不仅要知道地基基础埋深，还必须考虑上述其它因素。当出现顶板室内外板面标高变化超过梁高范围或顶板为无梁楼盖的情况时，地下室顶板不可作为上部结构的嵌固端。
3 地下室外墙设计
外墙设计时，根据不同的支承条件和外墙高宽比选定合理的计算模型非常重要。若地下室外墙的墙高L与墙宽B之比L/B<0.5，按单向板处理，计算模型见图1。
若地下室外墙的墙高L与墙宽B之比0.5≤L/B<2，按双向板处理，计算模型见图2。
对于地下室车道板、采光井周边外墙等，墙顶可作为自由端来处理，计算模型见图3。
地下室外墙混凝土易出现收缩，加上结构本身和基坑侧壁的约束，从而产生较大的拉应力，出现收缩裂缝。在正常使用极限状态下，要对地下室按非人防工况，进行裂缝宽度验算，裂缝宽度应小于0.2mm，且不得贯通。
4 地下室底板设计
地下室底板同外墙一样，除了要在受力上满足要求外，还要防水防渗，所以其厚度不宜太薄，通常取40-60cm，配筋率一般取为0.25%。在底板的标高变化处，要按照实际情况设置梁，梁宽通常应大于底板厚度，梁内要配有抗扭钢筋，钢筋数量应根据底板传递到梁的支座弯矩进行计算。对于基础是桩箱、桩筏的地下室底板，由于其起到桩承台的作用，所以还要满足抗弯、抗冲切剪切、局部受压等要求。
5 地下室抗浮设计
当地下室埋藏较深或地下水位较高时，地下室设计中应重视抗浮计算，采用桩基时应计算桩的抗拔承载力。板、覆土的自重对结构有利，计算强度时荷载分项系数取1.0，计算抗浮时荷载分项系数取0.9。地下室抗浮设计的重要依据是地下水位及其变幅，现在存在的普遍问题是设计时往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期考虑不足，造成施工过程中由于抗浮措施不到位而出现局部破坏。实际结构中，地下室面积大，形状又不规则，局部上方可能没有建筑，抗浮问题相对比较难处理，须作细致分析。在设计允许的情况下，应尽可能提高基坑坑底的设计标高，楼盖使用宽扁梁或无梁楼盖，这些都是解决抗浮问题的措施。
6 地下室防水设计
对于高层建筑地下室，防水设计必须做得十分可靠，耐久性要与建筑物同步。若防水工程没有做好，出现了渗漏，修复起来的难度会较高，且补漏费用将大大增加。所以地下室的防水工程必须保证施工的质量，才能避免出线返工补漏的现象。
地下室出现渗漏的主要原因有：混凝土本身结构收缩产生裂缝；混凝土不密实导致内部水分蒸发后形成毛细通路渗水；施工中破坏了柔性防水层；柔性防水层接头处处理不妥或老化等。针对以上可能出现的情况，设计考虑采用强度高、厚度大的高标号防水混凝土，还应添加外加剂，减少结构内部出现的微小裂缝，以满足防水防渗的要求；在地下室主体结构外要做柔性防水层，并对完工后的防水层施以保护措施。
7 地下室不均匀沉降控制措施
控制地下室不均匀沉降主要有以下措施：①在高层建筑主楼和裙房之间设置沉降缝，让各部分互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力。但这种方法会给建筑的立面处理、整体稳定、地下室的防渗漏、基础的埋置深度等带来很多问题。②不设置沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上，既满足了地基承载力要求，又减少了沉降差。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般只用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。③不设置沉降缝，而采取一定的措施，调整地基反力，减少不同部分的地基反力差，从而减小不均匀沉降。比如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。④在主楼和裙房之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，主楼完工且完成大部分沉降后，再施工裙房，待两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样既减少了沉降差，又避免了设置沉降缝带来的问题。
8 地下室结构抗震等级
当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可随层数降低一级。对于标准设防类(丙类)建筑，本地区的抗震烈度为6、7度时抗震等级应不低于四级，8度时不低于三级，9度时不低于二级；对于重点设防类(乙类)建筑， 抗震烈度为6度时抗震等级应不低于四级，7度时不低于三级，8度时不低于二级，9度时需专门研究。对于地下室中无上部结构的部分，可视情况采用三级或四级。
当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固端时，实际嵌固部位所在的地下室楼层及以上采用的抗震等级，可与地上结构相同。对于实际嵌固部位的抗震等级，与上述嵌固端的抗震等级确定方法相同。
9 总结
高层建筑地下室设计是一个综合性很强的问题，设计时既要满足受力要求，又要考虑防水防水和抗震等方面。设计人员应深入研究地下室设计中的要点，力求做到安全与适用协调，技术与经济同步。
参考文献:
[1]王仙蔚，李晓雷.高层建筑地下室结构的设计要点[J].低温建筑技术.2010.
[2]郝大化.浅谈高层建筑地下室设计的几点体会[J].建材与装饰.2007.
[3]陈玲瑜.浅谈高层建筑地下室设计中常见问题[J].水利科技.2006.
[4]中华人民共和国建设部.高层建筑混凝土结构设计技术规程(JGJ3-2002)[S].北京：中国建筑工业出版社.2002.
[5]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范(GB5001-2001)[S].北京：中国建筑工业出版社.2001.