广西壮族自治区建筑科学研究设计院
摘要：本文结合作者的工作实践经验，以一个商业综合体的二层地下室为例，对高层建筑地下室的结构设计相关内容进行了分析和总结，给相关从业者作为参考。
关键词：地下室结构；结构设计；人防结构设计
1引言
随着社会的发展，城市建设用地资源越来越匮乏，高层建筑越来越多。为满足人们越来越大的停车需求、大型商业（如大面积超市）的需求和大型的设备用房（如大消防水池）等，高层商住区向地下发展，大部分地下室做到了两层三层，甚至四层。本文以某商业综合体的二层地下室在结构设计中常见的问题进行分析，对地下室的结构设计起到一定的总结作用。
2地下室结构设计分析过程
2.1项目概况
本项目为广西南宁市区内某一大型商业综合体，总建筑面积148023.36m2，其中：地上总建筑面积91657.85m2，其中B1办公楼地上20层，A2办公楼地上23层，均为框架-剪力墙结构；D1商业楼地上4层，为框架结构。地下二层为地下停车库和设备用房等，面积56365.51m2，为框架结构；其中地下二层为人防地下室，建筑面积20477m2，抗力等级为核6级常6级（局部为核5级常5级）。
项目位于南宁，设计时为6度抗震设防区，设计基本地震加速度0.15g，设计地震分组第一组。建筑结构安全等级为二级，地下室结构为二层框架结构，由上部的抗震等级得到，地下室框架抗震等级为三级。建筑地基基础设计等级为丙级，本工程基础采用柱下独基和墙下条基。
2.2后浇带设计
高层建筑地下室宜尽量不设变形缝，以避免因变形缝渗漏而带来的防水问题。超长的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。本项目地下室尺寸约为150m*160m，超过伸缩缝最大间距，属于超长的地下室，应该通过设置温度后浇带。上部建筑B1和A2为高层建筑，应设计沉降后浇带。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，后浇带遇到水池和人防出入口时，应避免直接穿过水池或人防口部而形成施工缝。
后浇带应该贯通的楼板、外墙和底板，在完成全部墙板施工并经过相应时间后，再进行浇筑温度后浇带；沉降后浇带应该在主楼的主体建筑完成后并经过相应时候再浇筑。地下室外墙外的回填土，应在地下室顶层施工完成（包括后浇带施工完成）后方可回填。
2.3楼盖设计
上部高层建筑计算时，地下室顶板做为上部的结构的嵌固部位，则顶板处楼盖采用梁板式结构，顶板的板厚最小取值为180mm，双层双向配筋且满足最小配筋率的要求。还要注意在高层建筑附近处顶板的开洞时，洞口不应过大。负一层板和底板为人防板，板厚最小值为250mm，配筋和构造要求应符合人防相关规范。
楼盖处梁高的注意梁下净高的控制。应特别注意梁下车位是否有机械停车位的高度要求，是否有通行车道的车高要求。框架的抗震等级为三级，在荷载较大区域注意复核梁的配筋率和箍筋直径，在大小梁跨相邻处注意复核梁上下部配筋面积的比值。
地下室顶板荷载布置，室内区域可按建筑功能布置荷载；室外部分注意板上覆土重、消防车路线上的消防车荷载和一般情况下的施工堆载。在同时有覆土与消防车荷载同时存在时，可根据规范的规定进行荷载的折减。
负一层楼板为人防顶板楼盖，要根据负二屋人防功能分区中抗力等级，查相应规范中表格，在对应的区域布置核5、核6和非人防区的顶板荷载。
地下室底板为人防底板，荷载取值同理。但应注意，底板的人防荷载方向与人防顶板的荷载方向相反。若地下抗浮水位较高时，还需要进行抗浮设计。对于地下室面积大，局部上方可能没有建筑的情况下，对于抗浮问题应作细致分析：在进行地下室整体抗浮计算后，还应对局部抗浮进行复核验算。
2.4柱墙设计
地下室框架抗震等级为三级，墙柱混凝土强度等级取C35。框架柱的截面可根据本层建筑功能布置、上部荷载情况和梁的跨度布置后经计算确定。因顶板设为上部结构的嵌固端，所以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，同时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。
地下室的剪力墙是上部高层建筑主楼由上布置而来，应与上部相对应且不应小于上部剪力墙。当主楼的基础为筏板基础，则地下室的剪力墙墙身配筋上应注意符合《建筑地基基础设计规范》8.4.5条的要求。
地下室外墙结构设计。其力学简化：取外墙的1米板带做为计算对象，不考虑扶壁柱的水平抗力，把基础和底板处化为固定支座，顶板和负一层楼板处化为简支支座，如图1；若在外墙旁边布置有车道等大开洞，要把上部一跨化为自由端，把外墙分为多种支承情况来考虑其最不利的条件，分段计算外墙配筋，如图2。
图2 地下室外墙计算简图b（外墙边有车道处）
地下室外墙荷载有水平方向和垂直方向的荷载，水平方向荷载包括室外地面堆载、侧向土压力、地下水侧向压力和人防等效静荷载；垂直方向荷载包括包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重等。侧向土压力按主动土压力计算，土侧压力系数一般取为0.5。地下室水侧水压力一般作为永久荷载输入，根据地勘报告地下水的稳定水平位来计算，分项系数可取1.2。人防地下室的外墙要考虑人防等效静荷载，一般不考虑与地下室水侧压力同时受荷，可按两种工况分别计算再取最不利值。
人防地下室的构件包括顶板、底板、外墙、单元隔墙、门框墙等构件，除顶板、底板等其它构件的设计可使用理正人防工具箱进行配筋计算，计算配筋后需复核地下室整体模型中的竖向受力配筋，再配合图集等绘出大样配筋图。
2.5基础设计
地下室采用柱下独立基础和墙下条形基础。地基基础设计等级为丙级。本工程使用PKPM2010 V2.2进行计算设计，经上部结构计算，接入基础设计模块JCCAD，采用独立基础和墙下条形基础，输入相关设计参数，设置相关构造参数后由软件生成得到初步布置。而后，经过归并等操作得到基础平面布置图。
结语
高层建筑是为生产、工作和生活带来了便利，地下室处于高层建筑的底层，满足人们停车和消防等各项需求，地下室发挥的巨大作用。地下室结构设计和施工是一项非常复杂、技术难度高、涉及面广的工作，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。
参考文献：
[1]2010 JGJ. 高层建筑混凝土结构技术规程 [S][D].，2010.
[2]2010 GB. 建筑抗震设计规范 [S][D].，2010.
[3]朱炳寅.高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[J].建筑结构.
论文作者:伍依禄
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：地下室论文; 荷载论文; 人防论文; 顶板论文; 外墙论文; 高层建筑论文; 底板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;