关键词：高层建筑；地下室；结构设计
1.高层建筑地下室概述
地下室作为高层建筑的重要组成部分，其可以认为是高层建筑与底盘连接的嵌入式的锚固体，为高层建筑提供结构稳定和安全保证。四周回填土的侧向约束限制了地下室的变位，进而增加了塔楼结构的刚度，减少了塔楼的自震周期和位移。另外，高层建筑地下室应该有一定的埋深，对抗震有利。
2.某高层住宅建筑地下室结构设计简要实例分析
某住宅建筑高度为53.6m，主体结构为18层，采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，地下室为1层，主要当车库使用。该工程地下室底板采用平板式筏，抗浮水头5m，地下室平时用于车库使用，战时可为人防工程，人防设计等级为6级。
2.1地下室顶板设计
该工程地下室顶板上设计了园林景观，需覆土0.5m，同时考虑到设备管线的高度及其保护土层厚度，最后确定覆土厚度为1.1m。
2.1.1主楼室内部分地下室顶板设计
主楼室内部分的地下室顶板适宜考虑施工阶段的承载力验算，因此考虑施工荷载后楼板荷载取为5kN/m2。
2.1.2园林景观顶板设计
园林景观部分除考虑覆土的重量外，尚需考虑景观、道路及附属设施的荷载；本工程景观部分荷载取值为4kN/m2，消防车道部分荷载较大，按照规范的要求应为35kN/m2，但考虑到本工程地下室顶板上有1.1m的覆土，荷载经过扩散后实际传导到梁板上的荷载已大大减小，经计算扩散后消防荷载取值可按20kN/m2考虑。
2.2地下室侧壁设计
进行地下室侧壁设计时，侧壁主要考虑的荷载有：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，由于侧壁受有多种荷载共同作用，受力较为复杂。
该工程地面活荷载取为q=10kN/m2，则折算土的厚度应为h=10/18=0.56m，等代土压力采用公式σ0=γ1h1ka计算。侧向土压力对于地下水位以上的土压力采用公式σs1=γh2ka，对于地下水位以下的土压力则采用公式σs2=γh3ka计算。经计算地下室1层的侧壁板厚取为350mm。
2.3地下室底板设计
2.3.1地下室底板主要以抗渗和抗浮计算为主，地下水位按50a一遇考虑取在室外地坪，抗浮水头5m，抗渗等级P6。地下室底板所处土层为淤泥及淤泥质土，承载力较低不能作为持力层，故本次设计地下室底板按倒楼盖设计，采用无梁楼盖的方法计算，采用经验法，经计算地下室底板厚600mm。
2.3.2地下室底板的钢筋布置要合理。地下室底板同一方向的梁板面筋应布置在相同标高上，没必要把两个方向的板面筋布置在梁面筋以下。这是由于基础梁两个方向的面筋本身就存在高差，而若把底板双向的面筋都布置在基础面筋下，则会造成底板面筋的面筋保护层过大，造成窝顶情况出现。
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2.3.3抗浮桩的验算与设计
抗浮计算无统一的计算公式，该工程抗浮计算按下式：
G+nRa＞1.1Fw
式中，G为柱底传来恒载标准值即建筑物自重包括覆土自重（向下）；n为柱下抗浮桩的桩数；Ra为抗浮桩的单桩抗浮承载力特征值；Fw为与柱对应的受荷范围内地下水浮力标准值（向上）。
该工程桩基抗浮验算时分两种情况，一种为柱下抗浮桩，另一种为非柱下抗浮桩。对于柱下抗浮桩（取⑥轴交F轴处柱下桩计算）建筑物自重及覆土自重的标准值G=1755kN，而该处承受的向上的水浮力标准值Fw=1037kN，G＞1.1Fw，说明在有柱子的情况下，建筑物的自重及覆土自重比受到的水浮力大很多，足以满足抗浮要求而无需抗浮桩。因此，对于柱下桩可不考虑抗浮要求，仅需满足竖向抗压承载力就可以了。对于非柱下抗浮桩（取⑥轴～⑦轴交F轴～G轴中间处非柱下桩计算），由于其承受的建筑物自重较小，G=489kN，Fw=1037kN，G＞1.1Fw。因此，非柱下桩必须考虑抗浮要求。根据工程地质勘察报告提供的数据及土层情况，经计算确定该工程抗浮桩的单桩竖向抗浮承载力特征值Ra=680kN。因此，根据上述抗浮计算公式G+nRa＞1.1Fw，89kN+680kN=1169kN＞1.1×1037kN，满足抗浮要求。
3.高层建筑地下室结构设计中应注意的问题
3.1高层建筑宜设地下室，其地下室顶盖作为上部结构的嵌固端时，地下室顶板应避免开设大洞口；地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合设计要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面同一方向实配的受弯承载力与下柱上端同一方向实配的受弯承载力之和，不应小于上柱下端实配的受弯承载力的1.3倍。地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积。
3.2高层建筑地下室设计，应综合考虑上部荷载、岩土侧压力及地下水的不利作用影响。地下水位标高应综合历年最高水位和使用年限内可能的最高水位慎重选择确定。扩大地下室尚应满足整体抗浮要求，可采取降排水、加配重或抗拔锚桩（杆）等措施。
3.3高层建筑地下室不宜设置变形缝，当超过伸缩缝最大间距时，可每隔30m-40m设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带，带宽不宜小于800mm；后浇带可设置在柱距三等分的中间范围内以及剪力墙附近，其方向宜与梁正交，沿竖向应在结构同跨内；底板及外墙的后浇带宜增设附加防水层；后浇带浇灌时间宜滞后2个月以上，其混凝土强度等级应提高一级，并宜采用无收缩混凝土，低温入模。
3.4高层建筑主体结构厚底板与扩大地下室薄底板交界处应力较为集中，该过渡区适当予以加强是十分必要的，所以该处截面厚度和配筋应适当加强。
3.5按相关要求高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求，其竖向和水平贯通分布钢筋的配筋率不宜小于0.3%、间距不宜大于150mm。高层建筑地下室外周边回填土应采用级配砂石、砂土或灰土，并应分层夯实，压实系数不应小于0.94。提高和控制高层建筑地下室周边回填土质量，对室外地面建筑工程质量及地下室嵌固、抗震、抗倾覆均较为有利。
结束语：
综上所述，高层建筑地下室结构设计是一个综合性很强的问题，所涉及的工程量多且难度大，为了更好的满足人们对高层建筑地下室的需求，在地下室结构设计中，要全面的考虑问题，要让地下室使用功能得到正常发挥，从而保证高层建筑物的质量。
参考文献
[1]刘建.高层建筑地下室结构设计探究[J].建筑工程技术与设计.2017.
[2]黄晓敏.浅析高层建筑地下室结构设计[[J].城市建设.2010.
[3]金升亮.关于高层建筑地下室设计中的要点[J].中小企业管理与科技.2012.
论文作者:黄超君
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/2
标签：地下室论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 底板论文; 承载力论文; 顶板论文; 自重论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;