论文部分内容阅读
【摘 要】 地下室建筑的设计是一项非常复杂的系统工程，需要综合考虑使用功能、防水、防火、抗渗、通风以及采光等多个因素；应在合理的功能布局的前提下，各工种综合考虑，才能使设计的地下室满足个方面的要求，顺利投入使用。本文主要对地下室建筑设计进行了分析探讨。
【关键词】 建筑工程；地下室；设计要点
一、地下室设计的重要意义
城市是现代文明和社会进步的标志，是经济和社会发展的主要载体。伴随着我国城市化的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，我国城市中心地带的土地供需矛盾越来越严峻，迫使着建筑事业及交通事业朝着新方向发展，以高空建筑和地下空间为主的施工越来越受到人们的关注。建筑工程的地下室成为城市地下空间的重要组成部分。地下室的设计要做到与地面规划的协调性与系统性，形成一个完整的体系，地上地下协同发展。在高层建筑地下室的开发利用当中，要重点突破、协调发展，以大型骨干建筑为纽带带动地下室建设的发展。目前，做好地下建筑设计研究已成为设计领域人士研究的热点，但是由于地下施工环境的特殊性、工种的复杂性以及质量的多变性要求，其在设计和施工中也存在着特殊要求。地下室的开发不能只搞单一的某一项工程，而是要综合考虑各方面的需要，竖向分层开发与地面建筑相呼应、相衔接。
二、地下室结构的设计要点
1、荷载计算
高层建筑地下室的荷载压力较大，在进行其荷载需求设计时，需要从人防工程、建筑自重、土体压力及水体压力等多方面综合考虑地下室荷载总量及分布情况。地下室设计相关规范中对地下室各个部位的荷载值给出了具体要求，在进行地下室结构设计的过程中，可以结合建筑的实际使用需要对地下室的荷载能力进行设计。（1）地下室顶板能达到承受核爆动荷载标准值的要求；（2）地下室外墙的荷载需要考虑到顶板向下传递荷载的标准值以及建筑物和外墙各自的自重标准值的组合情况；（3）地下室的内承重墙需要考虑顶板向下传递的荷载、建筑物自重标准值及内承重墙自重标准值的组合情况，在选择顶板传递荷载时，要将核爆动荷载标准值与正常活动荷载标准值进行对比，选择较大的荷载值；（4）地下室的底板需要考虑到建筑物地上空间及地下空间的整体荷载。在进行地下室荷载组合设计的过程中，难点在于计算地下室在承受核爆动荷载的情况下需要承受的静荷载标准值。
2、顶板
在顶板作为地下室上部结构的嵌固部位时，其侧向刚度的大小决定了其嵌固作用的大小。因此，在进行地下室顶板结构的设计时，需根据相关规范进行设计，地下室顶板的厚度一般应达到180mm以上。同时还应根据实际施工过程中的特点，适量增加顶板的厚度，以保证顶板具有充足的承载能力。在地下室结构设计的过程中，当地下室顶板作为建筑地上结构嵌固端时，需要根据《建筑抗震设计规范》中的具体要求，对楼板的厚度、混凝土的强度等参数做出特定的要求，以保证顶板的嵌固稳定性。同时在该条件下，楼层的顶楼楼盖应采取现浇梁板结构施工。上述因素对地下室的总体深度存在较大的影响。在进行荷载计算的过程中，应该由上往下计算楼层数量，以满足嵌固端要求；另外在对剪力墙底部加强区进行层数计算时，需由地面往上进行计算，计算中加入地下室层数。如果出现以下几种情况，则不能利用地下室顶板对上部结构进行嵌固：（1）当地下室的顶板与室外地坪的高度差超过地下室层高的1/3时；（2）地下室顶板内外板面错层，且未采取相应的加固措施时；（3）顶板为无梁结构，或者是在屋面开有打洞时。
3、外墙
在地下室结构设计的过程中，如果要计算外墙结构，首先需要对弯矩幅度进行调整并以地下室底部结构作为外墙的嵌固端，同时还要考虑外墙的荷载分项系数。如果地下高度较大，需要进行多层建设时，还应按照多跨连续计算，保证地下室外墙底部的弯矩与其相邻底板的弯矩值相同。另外，当以底板作为外墙嵌固端时，对底板的抗弯能力要求较高，且需要大于外墙的抗弯能力。在地面结构物楼板支撑的部位，如楼梯口等位置，需要根据实际需要计算结构模型以及实际配筋量，保证地面结构的稳定性。如果地下室有与外墙相邻的车道并且车道底板处于外墙中部时，需要考虑车道底板集中应力对外墙结构稳定性的影响并采取相应的措施来进行处理。上述情况中，由于外墙的支撑条件不同，因此，需要结合实际计算和设计外墙的结构及相关参数。另外，当各部位顶板的标高处于不同水平时，还应该采取措施对外墙上方支座水平方向应力的传递进行处理，以保证外墙顶部各个部位的受力均衡。
在进行地下室外墙结构配筋量计算时，除垂直于外墙方向且以钢筋混凝土内隔墙进行连接的外墙板块以及扶壁柱截面面积较大的外墙板块外，之间的外墙板块的配筋量需要以双向板配筋量的计算标准进行计算，其余的外墙结构配筋量均按照竖向单向板配筋量计算标准进行计算。当外墙扶壁柱的竖向荷载较小时，需要对其内外侧主筋进行适当加强，同时还要根据外墙扶壁柱的截面面积对水平筋进行适量调整。另外，外墙水平筋必须满足最小配筋率要求，以保证特殊情况下外墙结构的稳定性。除上述因素外，还要求地下室外墙结构的裂缝宽度小于0.2mm，且不能出现连续裂缝，以免影响地下室外墙结构的稳定性。
4、抗浮、抗渗及控制措施
通常在地下水位较高的地区施工时，在进行地下室结构的设计过程中需要对地下室及地面楼层较少时的抗浮能力进行计算，如果基础为桩基础时，还应该对桩的抗拔能力进行计算。根据地下室结构设计相关规范，计算地下室结构强度时，其荷载分项系数的取值应为1.0；计算抗浮能力时，其荷载分项系数的取值应为0.9，并以地下水位的高度及变化的频率和幅度为基础进行计算，在实际工程计算中应该以计算结果的极限值进行取值。另外，如果对施工过程及洪水期不够重视，就有可能会因为地下室结构的抗浮能力达不到要求而受到破坏。在实际工程中，一些较大的地下室上方可能会同时存在多栋独立的建筑，这时，就有部分区域上方属于空旷，在这种情况下，地下室顶板各部位受到的荷载差异较大，其抗浮能力也会产生较大差异，因此，需要对各部位的荷载情况及抗浮能力进行单独计算。
在地下室结构设计的过程中，抗渗能力的计算也是十分重要的。目前的地下室结构基本上属于钢筋混凝土结构，而由于钢筋混凝土本身的特性，其结构中往往会存在较多的孔隙和裂缝，其自身的抗渗能力较差，因此，为了达到设计中的抗渗要求，通常可以采取以下措施对钢筋混凝土结构进行处理：（1）补偿收缩混凝土。在混凝土的配置过程中，通过加入各种膨胀剂，能够使混凝土硬化过程中的收缩比例降低，降低混凝土收缩裂缝产生的几率。（2）膨胀带。膨胀剂对混凝土体积的变化影响较小，因此，在很多情况下难以满足混凝土体积膨胀要求，这时可以通过增加膨胀带的方式实现混凝土无缝施工。（3）后浇带。后浇带的设置能够使混凝土早期短時间释放约束力，相对于混凝土的自然收缩能够有效降低混凝土的收缩裂缝发生几率。（4）提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土结构设计过程中，可以考虑在其中加入一定的高强度钢筋，以提高混凝土结构使用过程中的抗变形能力。（4）除了上述措施外，在混凝土结构施工后期阶段及投入使用后还应加强对混凝土的养护工作。
三、结束语
建筑地下室的结构属于一个复杂的系统结构，其设计过程十分复杂。在高层建筑地下室结构设计过程中，需要对多种参数进行考虑和计算，地下室结构的设计是否合理且符合相关规范的要求对建筑物整体的使用情况以及工程造价存在着较大的影响。因此，在地下室结构设计的过程中，需要从施工规范要求、安全因素、经济因素多方面综合考虑，提高地下室的总体质量，保证整体建筑物的使用质量。
参考文献：
[1]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].
[2]GB50009-2001，建筑结构荷载规范（2006年版）[S].
[3]GB50108-2008，地下工程防水技术规范[S].
【关键词】 建筑工程；地下室；设计要点
一、地下室设计的重要意义
城市是现代文明和社会进步的标志，是经济和社会发展的主要载体。伴随着我国城市化的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，我国城市中心地带的土地供需矛盾越来越严峻，迫使着建筑事业及交通事业朝着新方向发展，以高空建筑和地下空间为主的施工越来越受到人们的关注。建筑工程的地下室成为城市地下空间的重要组成部分。地下室的设计要做到与地面规划的协调性与系统性，形成一个完整的体系，地上地下协同发展。在高层建筑地下室的开发利用当中，要重点突破、协调发展，以大型骨干建筑为纽带带动地下室建设的发展。目前，做好地下建筑设计研究已成为设计领域人士研究的热点，但是由于地下施工环境的特殊性、工种的复杂性以及质量的多变性要求，其在设计和施工中也存在着特殊要求。地下室的开发不能只搞单一的某一项工程，而是要综合考虑各方面的需要，竖向分层开发与地面建筑相呼应、相衔接。
二、地下室结构的设计要点
1、荷载计算
高层建筑地下室的荷载压力较大，在进行其荷载需求设计时，需要从人防工程、建筑自重、土体压力及水体压力等多方面综合考虑地下室荷载总量及分布情况。地下室设计相关规范中对地下室各个部位的荷载值给出了具体要求，在进行地下室结构设计的过程中，可以结合建筑的实际使用需要对地下室的荷载能力进行设计。（1）地下室顶板能达到承受核爆动荷载标准值的要求；（2）地下室外墙的荷载需要考虑到顶板向下传递荷载的标准值以及建筑物和外墙各自的自重标准值的组合情况；（3）地下室的内承重墙需要考虑顶板向下传递的荷载、建筑物自重标准值及内承重墙自重标准值的组合情况，在选择顶板传递荷载时，要将核爆动荷载标准值与正常活动荷载标准值进行对比，选择较大的荷载值；（4）地下室的底板需要考虑到建筑物地上空间及地下空间的整体荷载。在进行地下室荷载组合设计的过程中，难点在于计算地下室在承受核爆动荷载的情况下需要承受的静荷载标准值。
2、顶板
在顶板作为地下室上部结构的嵌固部位时，其侧向刚度的大小决定了其嵌固作用的大小。因此，在进行地下室顶板结构的设计时，需根据相关规范进行设计，地下室顶板的厚度一般应达到180mm以上。同时还应根据实际施工过程中的特点，适量增加顶板的厚度，以保证顶板具有充足的承载能力。在地下室结构设计的过程中，当地下室顶板作为建筑地上结构嵌固端时，需要根据《建筑抗震设计规范》中的具体要求，对楼板的厚度、混凝土的强度等参数做出特定的要求，以保证顶板的嵌固稳定性。同时在该条件下，楼层的顶楼楼盖应采取现浇梁板结构施工。上述因素对地下室的总体深度存在较大的影响。在进行荷载计算的过程中，应该由上往下计算楼层数量，以满足嵌固端要求；另外在对剪力墙底部加强区进行层数计算时，需由地面往上进行计算，计算中加入地下室层数。如果出现以下几种情况，则不能利用地下室顶板对上部结构进行嵌固：（1）当地下室的顶板与室外地坪的高度差超过地下室层高的1/3时；（2）地下室顶板内外板面错层，且未采取相应的加固措施时；（3）顶板为无梁结构，或者是在屋面开有打洞时。
3、外墙
在地下室结构设计的过程中，如果要计算外墙结构，首先需要对弯矩幅度进行调整并以地下室底部结构作为外墙的嵌固端，同时还要考虑外墙的荷载分项系数。如果地下高度较大，需要进行多层建设时，还应按照多跨连续计算，保证地下室外墙底部的弯矩与其相邻底板的弯矩值相同。另外，当以底板作为外墙嵌固端时，对底板的抗弯能力要求较高，且需要大于外墙的抗弯能力。在地面结构物楼板支撑的部位，如楼梯口等位置，需要根据实际需要计算结构模型以及实际配筋量，保证地面结构的稳定性。如果地下室有与外墙相邻的车道并且车道底板处于外墙中部时，需要考虑车道底板集中应力对外墙结构稳定性的影响并采取相应的措施来进行处理。上述情况中，由于外墙的支撑条件不同，因此，需要结合实际计算和设计外墙的结构及相关参数。另外，当各部位顶板的标高处于不同水平时，还应该采取措施对外墙上方支座水平方向应力的传递进行处理，以保证外墙顶部各个部位的受力均衡。
在进行地下室外墙结构配筋量计算时，除垂直于外墙方向且以钢筋混凝土内隔墙进行连接的外墙板块以及扶壁柱截面面积较大的外墙板块外，之间的外墙板块的配筋量需要以双向板配筋量的计算标准进行计算，其余的外墙结构配筋量均按照竖向单向板配筋量计算标准进行计算。当外墙扶壁柱的竖向荷载较小时，需要对其内外侧主筋进行适当加强，同时还要根据外墙扶壁柱的截面面积对水平筋进行适量调整。另外，外墙水平筋必须满足最小配筋率要求，以保证特殊情况下外墙结构的稳定性。除上述因素外，还要求地下室外墙结构的裂缝宽度小于0.2mm，且不能出现连续裂缝，以免影响地下室外墙结构的稳定性。
4、抗浮、抗渗及控制措施
通常在地下水位较高的地区施工时，在进行地下室结构的设计过程中需要对地下室及地面楼层较少时的抗浮能力进行计算，如果基础为桩基础时，还应该对桩的抗拔能力进行计算。根据地下室结构设计相关规范，计算地下室结构强度时，其荷载分项系数的取值应为1.0；计算抗浮能力时，其荷载分项系数的取值应为0.9，并以地下水位的高度及变化的频率和幅度为基础进行计算，在实际工程计算中应该以计算结果的极限值进行取值。另外，如果对施工过程及洪水期不够重视，就有可能会因为地下室结构的抗浮能力达不到要求而受到破坏。在实际工程中，一些较大的地下室上方可能会同时存在多栋独立的建筑，这时，就有部分区域上方属于空旷，在这种情况下，地下室顶板各部位受到的荷载差异较大，其抗浮能力也会产生较大差异，因此，需要对各部位的荷载情况及抗浮能力进行单独计算。
在地下室结构设计的过程中，抗渗能力的计算也是十分重要的。目前的地下室结构基本上属于钢筋混凝土结构，而由于钢筋混凝土本身的特性，其结构中往往会存在较多的孔隙和裂缝，其自身的抗渗能力较差，因此，为了达到设计中的抗渗要求，通常可以采取以下措施对钢筋混凝土结构进行处理：（1）补偿收缩混凝土。在混凝土的配置过程中，通过加入各种膨胀剂，能够使混凝土硬化过程中的收缩比例降低，降低混凝土收缩裂缝产生的几率。（2）膨胀带。膨胀剂对混凝土体积的变化影响较小，因此，在很多情况下难以满足混凝土体积膨胀要求，这时可以通过增加膨胀带的方式实现混凝土无缝施工。（3）后浇带。后浇带的设置能够使混凝土早期短時间释放约束力，相对于混凝土的自然收缩能够有效降低混凝土的收缩裂缝发生几率。（4）提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土结构设计过程中，可以考虑在其中加入一定的高强度钢筋，以提高混凝土结构使用过程中的抗变形能力。（4）除了上述措施外，在混凝土结构施工后期阶段及投入使用后还应加强对混凝土的养护工作。
三、结束语
建筑地下室的结构属于一个复杂的系统结构，其设计过程十分复杂。在高层建筑地下室结构设计过程中，需要对多种参数进行考虑和计算，地下室结构的设计是否合理且符合相关规范的要求对建筑物整体的使用情况以及工程造价存在着较大的影响。因此，在地下室结构设计的过程中，需要从施工规范要求、安全因素、经济因素多方面综合考虑，提高地下室的总体质量，保证整体建筑物的使用质量。
参考文献：
[1]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].
[2]GB50009-2001，建筑结构荷载规范（2006年版）[S].
[3]GB50108-2008，地下工程防水技术规范[S].