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摘要：近些年来，我国的基础设施建设发展迅速，受土地价格的约束。城市的建筑偏向于高层建筑发展。高层地下室多为整个建筑的根基，它的结构设计直接影响到整个工程的质量和造价成本。本文主要从地下室结构的荷载、顶板、外墙、底板等几个方面进行了分析，对高层建筑地下室的结构设计起到一定的总结作用。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计；分析
当前我国的城市建筑多以高层建筑为主。面对前土地价格上涨，用地紧缺的情况下，通常在高层建筑中出现了许多的地下室和地下车库。地下室作为高层建筑的基座，它的工程质量的好坏关系到整个工程的安危。因此地下室结构的合理设计十分必要。
1.高层建筑地下室结构设计应注意的问题
一是由于一般情况下地下室的顶板处设是上部结构的嵌固端，所以地下室顶板的洞口不应过大，地下室柱截面的各个部分不仅要符合上部结构的承载要求，地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍。地下室顶板的梁端截面相同方向的承载力不应超过上柱下端承载力的1.3倍，地下室与上部相对的剪力墙不应小于上一层剪力墙墙肢边缘。
二是因为地下室上部的负载对地下室结构影响非常重大，所以在设计时一定要充分考虑好上部的负载情况，还要对周围的岩土压力、地下水位等影响因素都要考虑在内，尤其是地下室的外墙受到多种荷载的共同作用--水压力、土压力、车轮压力等，且外墙对于防水的要求都比较高，对于外墙裂缝的控制应该注意不应超过相应作法下的限值。
三是高层建筑地下室的应科学的设缝。地下室宜尽量不设变形缝，超长地下室宜通过设置温度后浇带和沉降后浇带来解决温度应力和沉降位移差。后浇带的位置可以在主楼剪力墙附近和在距离柱距三等分的中间位置设置。后浇带应该贯通的顶板、外墙和底板，在完成全部墙板施工并通过相应时间后，再进行浇筑温度后浇带；而沉降后浇带则应该在主楼的主体建筑完成后并通过相应时候，再浇筑沉后浇带的位置可以在剪力墙附近也可以在距离柱距三等分的中间位置。
四是由于高层建筑的主体结构厚度与地下室薄底板连接处的应力较为集中，所以设计人员应注意在两者的交界处注意做相应的构造加强措施，增加适当的配筋。
五是如果地下室有窗井，要注意在有窗井的地方增加分隔墙，并且要保持分隔墙与地下室的内墙相连通，使两者连接成为一个整体[1]。
2.高层建筑地下室结构的具体设计方案
2.1地下室结构荷载的设计
地下室结构荷载主要包括动荷载、上部建筑物自重、水压力、土压力及地下室自重等。在对地下室进行结构荷载时，应该对不同的部位进行组合。对于地下室的结构荷载设计因充分考虑各部位参与组合的荷载：
2.1.1顶板荷载
顶板荷载主要是消防车道上的消防荷载，施工过程时的施工堆载，设置为人防地下室时，人防顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值等等。
2.1.2内承重墙
内承重墙主要包括顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准值之和，由大的荷载起控制作用。
2.1.3基础荷载
基础荷载包括底板核爆动荷载标准值，上部建筑物自重标准值，顶板传来静荷载标准值，地下室墙身自重标准值。
2.1.4侧墙荷载
侧墙荷载主要体现在竖向和横向两个方面。竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值；外墙自重标准值：横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。通过对不同荷载的进行组合，主要是为了解决在核爆动荷载的作用下解决同时存在的静载问题。
2.2地下室顶板的设计
地下室的顶板在是高层建筑上部结构的水平支座，因此做好他的刚度，对于上部结构有着重要的约束作用。正常情况下，地下室顶板的厚度应大于180mm。根据建筑防震设计要求，地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。因此在进行地下室地基深浅设计时，应充分考虑上述因素。在进行结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，剪力墙底部加强区层数从地面往上算。当顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层未采取措施或顶板为无梁楼盖时，设计时不把地下室楼板作为部结构的嵌固部位[2]。
2.3地下室外墙的设计
在进行地下室外墙的设计过程中，要通过对矩调幅，底部为固定支座、考虑荷载分项系数、有多层地下室时应按多跨连续计算。侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩设计为一样大小。底板抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配。地面层开洞位置外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符，车道紧靠地下室外墙时，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。当顶板不在同一标高时，应注意外墙上部支座水平力的传递问题。一般情况下，外墙宜按竖向单向板计算配筋，竖向荷载小的外墙应适当加强扶壁柱内外侧主筋。通过对扶壁柱截面尺寸大小设置外墙水平分布筋。此外外侧附加短水平负筋以及外墙转角处也应该适当加强。最后应根据最小配筋率要求考虑外墙水平钢筋受力。做好地下室外墙应裂缝宽度计算，裂缝宽度应控制在0.2mm以内。
2.4地下室底板的设计
对于地下室地板的设计，除了考虑受力的要求外，还要達到抗渗防水的目的。地下室的壁板厚度一般在250cm左右。配筋率控制在0.25%。梁的设置应根据地下室底板标高的变化进行设计。梁宽的厚度高于底板厚度。对于地板的支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋要进行准确的计算。桩箱、桩筏基础的地下室底板在设计时要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等多种条件。
2.5地下室抗浮、抗渗的设计
对于地下水位较高的地区，在进行地下室结构设计时应充分考虑地下室部分地面上楼层的抗浮能力。在进行地下抗浮设计时，地下水位及其变幅是重要依据板、覆土的自重对结构有利，计算强度时，荷载分项系数应取1.0。计算抗浮时，荷载分项系数应取0.9。进行抗浮设计过程中应充分重视施工过程和洪水期。以免造成造成施工过程中由于抗浮不够出现问题。在现实生活中，对于地下室面积大，局部上方可能没有建筑，形状又不规则的情况下，对于抗浮问题应作细致分析。此外还要注意斜坡道抗浮验算。在地下室结构设抗渗也是其中一个重点。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：第一、补偿收缩混凝土法：在混凝土搅拌过程中，掺入微膨胀剂，使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。第二、膨胀带法：在对混凝土进行膨胀剂的膨胀施工后，对于混凝土的早期收缩不能进行完全补偿。因此设置超过60m的膨胀加强带可以实现混凝土的连续浇筑无缝施工。第三、提高钢筋混凝土的抗拉能力。在进行的施工设计时，应该充分增加抗变形钢筋的数量。通过在侧壁增加水平温度筋，强化混凝土表面层；对于侧壁受底板和顶板，应在墙体整部设置一道水平暗梁抵抗拉力。
2.6保护层和垫层厚度的设计
在进行地下室保护层和垫层厚度的设计时，应严格按照规范进行实施。地下工程防水混凝土底板混凝土垫层厚度控制在10mm以上。防水混凝土结构厚度高于250mm。地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度高于50mm。对于软弱土层中厚度应高于150mm[3]。
3.结语
综上所述，高层建筑地下室结构设计工作是一项非常复杂的工作，地下室结构设计的合理程度直接关系到整个建筑物的质量，所以一定要做好施工前期的设计工作，根据实际情况做好设计工作，才能确保高层地下室的安全可靠，控制工程造价，提高企业经济效益。
参考文献：
[1]吴仲平.基于高层建筑地下室结构设计的分析[J].广东建材，2012，05：54-55.
[2]阎红伟，柴万先.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].工业建筑，2006，10：39-42+64.
[3]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2009，12：151-152.
关键词：高层建筑；地下室；结构设计；分析
当前我国的城市建筑多以高层建筑为主。面对前土地价格上涨，用地紧缺的情况下，通常在高层建筑中出现了许多的地下室和地下车库。地下室作为高层建筑的基座，它的工程质量的好坏关系到整个工程的安危。因此地下室结构的合理设计十分必要。
1.高层建筑地下室结构设计应注意的问题
一是由于一般情况下地下室的顶板处设是上部结构的嵌固端，所以地下室顶板的洞口不应过大，地下室柱截面的各个部分不仅要符合上部结构的承载要求，地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍。地下室顶板的梁端截面相同方向的承载力不应超过上柱下端承载力的1.3倍，地下室与上部相对的剪力墙不应小于上一层剪力墙墙肢边缘。
二是因为地下室上部的负载对地下室结构影响非常重大，所以在设计时一定要充分考虑好上部的负载情况，还要对周围的岩土压力、地下水位等影响因素都要考虑在内，尤其是地下室的外墙受到多种荷载的共同作用--水压力、土压力、车轮压力等，且外墙对于防水的要求都比较高，对于外墙裂缝的控制应该注意不应超过相应作法下的限值。
三是高层建筑地下室的应科学的设缝。地下室宜尽量不设变形缝，超长地下室宜通过设置温度后浇带和沉降后浇带来解决温度应力和沉降位移差。后浇带的位置可以在主楼剪力墙附近和在距离柱距三等分的中间位置设置。后浇带应该贯通的顶板、外墙和底板，在完成全部墙板施工并通过相应时间后，再进行浇筑温度后浇带；而沉降后浇带则应该在主楼的主体建筑完成后并通过相应时候，再浇筑沉后浇带的位置可以在剪力墙附近也可以在距离柱距三等分的中间位置。
四是由于高层建筑的主体结构厚度与地下室薄底板连接处的应力较为集中，所以设计人员应注意在两者的交界处注意做相应的构造加强措施，增加适当的配筋。
五是如果地下室有窗井，要注意在有窗井的地方增加分隔墙，并且要保持分隔墙与地下室的内墙相连通，使两者连接成为一个整体[1]。
2.高层建筑地下室结构的具体设计方案
2.1地下室结构荷载的设计
地下室结构荷载主要包括动荷载、上部建筑物自重、水压力、土压力及地下室自重等。在对地下室进行结构荷载时，应该对不同的部位进行组合。对于地下室的结构荷载设计因充分考虑各部位参与组合的荷载：
2.1.1顶板荷载
顶板荷载主要是消防车道上的消防荷载，施工过程时的施工堆载，设置为人防地下室时，人防顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值等等。
2.1.2内承重墙
内承重墙主要包括顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准值之和，由大的荷载起控制作用。
2.1.3基础荷载
基础荷载包括底板核爆动荷载标准值，上部建筑物自重标准值，顶板传来静荷载标准值，地下室墙身自重标准值。
2.1.4侧墙荷载
侧墙荷载主要体现在竖向和横向两个方面。竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值；外墙自重标准值：横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。通过对不同荷载的进行组合，主要是为了解决在核爆动荷载的作用下解决同时存在的静载问题。
2.2地下室顶板的设计
地下室的顶板在是高层建筑上部结构的水平支座，因此做好他的刚度，对于上部结构有着重要的约束作用。正常情况下，地下室顶板的厚度应大于180mm。根据建筑防震设计要求，地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构。因此在进行地下室地基深浅设计时，应充分考虑上述因素。在进行结构计算时应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，剪力墙底部加强区层数从地面往上算。当顶板室内外板面标高变化超过梁高范围形成错层未采取措施或顶板为无梁楼盖时，设计时不把地下室楼板作为部结构的嵌固部位[2]。
2.3地下室外墙的设计
在进行地下室外墙的设计过程中，要通过对矩调幅，底部为固定支座、考虑荷载分项系数、有多层地下室时应按多跨连续计算。侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩设计为一样大小。底板抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配。地面层开洞位置外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符，车道紧靠地下室外墙时，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。当顶板不在同一标高时，应注意外墙上部支座水平力的传递问题。一般情况下，外墙宜按竖向单向板计算配筋，竖向荷载小的外墙应适当加强扶壁柱内外侧主筋。通过对扶壁柱截面尺寸大小设置外墙水平分布筋。此外外侧附加短水平负筋以及外墙转角处也应该适当加强。最后应根据最小配筋率要求考虑外墙水平钢筋受力。做好地下室外墙应裂缝宽度计算，裂缝宽度应控制在0.2mm以内。
2.4地下室底板的设计
对于地下室地板的设计，除了考虑受力的要求外，还要達到抗渗防水的目的。地下室的壁板厚度一般在250cm左右。配筋率控制在0.25%。梁的设置应根据地下室底板标高的变化进行设计。梁宽的厚度高于底板厚度。对于地板的支座弯矩传递到梁所需的抗扭钢筋要进行准确的计算。桩箱、桩筏基础的地下室底板在设计时要满足冲切、剪切、抗弯、局部受压等多种条件。
2.5地下室抗浮、抗渗的设计
对于地下水位较高的地区，在进行地下室结构设计时应充分考虑地下室部分地面上楼层的抗浮能力。在进行地下抗浮设计时，地下水位及其变幅是重要依据板、覆土的自重对结构有利，计算强度时，荷载分项系数应取1.0。计算抗浮时，荷载分项系数应取0.9。进行抗浮设计过程中应充分重视施工过程和洪水期。以免造成造成施工过程中由于抗浮不够出现问题。在现实生活中，对于地下室面积大，局部上方可能没有建筑，形状又不规则的情况下，对于抗浮问题应作细致分析。此外还要注意斜坡道抗浮验算。在地下室结构设抗渗也是其中一个重点。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：第一、补偿收缩混凝土法：在混凝土搅拌过程中，掺入微膨胀剂，使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。第二、膨胀带法：在对混凝土进行膨胀剂的膨胀施工后，对于混凝土的早期收缩不能进行完全补偿。因此设置超过60m的膨胀加强带可以实现混凝土的连续浇筑无缝施工。第三、提高钢筋混凝土的抗拉能力。在进行的施工设计时，应该充分增加抗变形钢筋的数量。通过在侧壁增加水平温度筋，强化混凝土表面层；对于侧壁受底板和顶板，应在墙体整部设置一道水平暗梁抵抗拉力。
2.6保护层和垫层厚度的设计
在进行地下室保护层和垫层厚度的设计时，应严格按照规范进行实施。地下工程防水混凝土底板混凝土垫层厚度控制在10mm以上。防水混凝土结构厚度高于250mm。地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度高于50mm。对于软弱土层中厚度应高于150mm[3]。
3.结语
综上所述，高层建筑地下室结构设计工作是一项非常复杂的工作，地下室结构设计的合理程度直接关系到整个建筑物的质量，所以一定要做好施工前期的设计工作，根据实际情况做好设计工作，才能确保高层地下室的安全可靠，控制工程造价，提高企业经济效益。
参考文献：
[1]吴仲平.基于高层建筑地下室结构设计的分析[J].广东建材，2012，05：54-55.
[2]阎红伟，柴万先.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].工业建筑，2006，10：39-42+64.
[3]陈璋.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].中国高新技术企业，2009，12：151-152.