建筑工程地下室結構設計研究

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摘要：建筑工程的地下室因具有開發(fā)成本高，產出價值低的特點，其設計和施工容易受到開發(fā)商和工程設計人員的忽視。如果地下室的結構設計不合理，在施工中容易影響建筑整體的結構穩(wěn)定性，嚴重時會引發(fā)工程質量事故。設計人員應結合建筑項目特點，提高地下室結構設計的科學性，有效利用地下室的空間資源，保證地下室結構功能的同時，提升其經濟價值。

關鍵詞：建筑工程；地下室結構；設計方法

建筑設計是施工作業(yè)的重要依據，科學設計的施工圖能夠保證建筑工程的結構、質量符合規(guī)范標準，實現(xiàn)建筑工程的經濟效益和社會效益。設計的質量決定工程整體的建筑質量，所以要求設計人員具有較高水平的專業(yè)素質，保證設計達到建設方的要求和標準。在建筑工程的設計過程中，應重視地下室的結構設計工作。地下室處于建筑最底層位置，一般情況下承擔著建筑的全部荷載，對整體建筑的穩(wěn)固性起到重要的影響作用，同時也決定著工程的建設質量，工程人員有必要對建筑工程的地下室結構設計進行詳細研究。

1建筑工程地下室結構的設計難點

1.1抗震設計

地震是國內較常見的自然災害，強級地震會損害建筑的承重結構，對居民的生命財產安全形成嚴重威脅，重大的地震災害會造成大面積建筑坍塌和人員傷亡事故。所以，設計人員應重視地下室的結構設計工作，地下室的抗震設計等級必須符合規(guī)范要求。不同地區(qū)的建筑工程應采用相適宜的抗震設計。設計人員在工作前，需要進行實地勘察，對勘察結果進行科學分析，將分析結果作為抗震設計的重要依據，確保建筑工程的地下室結構具備相應的抗震能力。抗震設計還要充分考慮建筑工程的地質條件，發(fā)生地震時，土質的壓實度也會較大程度影響地建筑結構的穩(wěn)固性，有效結合土質特性進行設計，可以提升地下室結構的抗震能力。

1.2抗?jié)B透設計

在地下室的建設過程中，地下土層的積水會產生滲透作用，雖然設計時設計人員會充分考慮周圍土層對地下室的影響作用，但由于建筑施工本身的特性，滲透積水仍會對地下室造成侵蝕，如果建筑工程所在地有較長期的雨水季節(jié)，地下室還會發(fā)生上浮現(xiàn)象，土層含水量也會逐漸增加，不斷浸潤地下室的結構墻體，最終使地下室墻體損毀、開裂，引發(fā)工程質量問題。因此，地下室的抗?jié)B透設計是技術人員面臨的較大設計難題。

1.3建筑超長結構設計

我國經濟水平的不斷提高，推動建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，綜合大型建筑逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)小型建筑。綜合性大型建筑為了增加內部空間并提高商用價值，多具有大橫跨的特點。超長橫跨結構使建筑工程的設計和施工難度增加，為了保證建筑物的質量和安全性，建筑設計人員需具備較高的專業(yè)能力。在進行建筑整體設計時，要全面考慮建筑結構特性和結構承載力，關注混凝土收縮性能和地下室溫度變化對建筑結構的影響，避免因受力不均或溫差過大等原因導致地下室墻體開裂。

2建筑工程地下室結構設計方法

2.1平面結構設計

進行建筑工程地下室的結構設計前，需做好平面設計工作。地下室的平面設計要保證地下室負荷能力符合項目要求和規(guī)范標準，同時實現(xiàn)空間布局的科學性和合理性。設計人員應合理規(guī)劃建筑區(qū)域的承重結構和面積布局，科學利用地下室的有限空間。技術人員在設計過程中，應結合建筑使用功能的具體需求確定設計方案。例如民用、商用的地下停車位設置，地下人防工程設計需求，商業(yè)建筑的地庫開發(fā)利用，等等。利用平面設計方案還可分析整體空間設計是否具備合理性，是否能夠充分發(fā)揮地下室在建筑使用過程中的功能作用。

2.2地下室變形縫與后澆帶設計

高層建筑的變形縫包括沉降縫、伸縮縫和防震縫。設置沉降縫是為了確保建筑物沉降均勻，避免因過度沉降使建筑體發(fā)生斷裂。在施工過程中，有目的地將建筑分成幾個部分，使建筑物從上部至基礎完全斷開，降低不均勻沉降對建筑體的影響；伸縮縫（如圖1所示）是防止建筑物因溫度變化，發(fā)生過度收縮而導致建筑體發(fā)生斷裂。在施工中將建筑物從基礎向上斷開，降低建筑物受溫度變化產生收縮變形的影響；防震縫主要為防止建筑物受地震破壞。施工中有規(guī)律地將建筑體劃分為若干具有規(guī)律性和獨立性的防震單元，發(fā)生地震災害時，建筑體不會因震動單元不規(guī)則而受損毀。設置防震縫可采取斷開基礎的設計方案，也可采取不斷開的設計方案。工程的結構設計必須將上述三種變形縫考慮在內，合理設置變形縫，可以提升建筑體的穩(wěn)定性。高層建筑物的地下室需滿足相應的防水要求，變形縫是防水薄弱處，施工中應妥善處理，避免地下水滲透對建筑造成影響。地下室的設計常采用后澆帶和加強帶等工程措施，有效防止變形縫發(fā)生滲水現(xiàn)象。設計技術人員需注意使用后澆帶施工方案，不能直接降低建筑物在使用過程中，結構體承受的溫度和沉降引起的應力。

2.3地下室抗?jié)B與抗浮的設計方法

地下室的抗浮設計需考慮地下水位變化。如果地下室設計只考慮正常使用狀況，未將施工過程作為工程設計影響因素，容易使地下室在施工建設期因抗浮效果未達到設計標準而使建筑物局部發(fā)生破壞；或者地下室的大部分面積承受建筑荷載，局部承受建筑物荷載較小或未承受荷載，地下室承受荷載不均會導致建筑結構受到損毀，這些情況都是設計和施工工作中的難點，需要設計人員在進行抗浮設計時對工程實際情況進行全面分析，然后再確定設計方案。在進行地下室結構的抗?jié)B設計時，一般采取如下方法：一是在混凝土內加入膨脹劑補償混凝土的收縮效果；二是設計膨脹帶；三是設計后澆帶；四是根據實際需求采取有效措施改善鋼筋混凝土的抗拉性能。

2.4抗震性能設計方法

在進行建筑抗震性能設計時，需要設計人員勘測并分析建筑所在區(qū)域的地質情況，如果所在區(qū)域為地震多發(fā)區(qū)，應遵照當?shù)氐牡卣鸬燃壟c抗震要求進行設計，滿足地下室具備足夠建設深度的同時確保地基承載力達到設計要求，降低建筑在地震中發(fā)生形變的概率，提升建筑整體的穩(wěn)固性。設計人員進行抗震性能分析時要結合地下室墻體結構的實際特點，合理選擇地下室墻體建造所用的材料，利用材料的性能達到提高地下室墻壁穩(wěn)固性的目的，同時提升地下室建筑結構的抗震性能。在地下室抗震性能設計時，還要將建筑整體的穩(wěn)定性考慮在內，保證建筑物不會因倒塌而影響整體平衡。

2.5地下室外墻結構設計方法

科學計算地下室外墻的混凝土鋼筋配比，是確保外墻承載力達到設計要求的關鍵。因地下室處在建筑底層，承載著建筑整體負荷，地下室外墻是重要的承重結構，確保地下室承載力滿足建設需求是地下室外墻設計工作的重點和難點內容。合理選擇配筋比，充分利用混凝土和鋼筋的特性，能夠實現(xiàn)地下室外墻抗壓能力達到設計要求，同時也能確保建筑物具有較高的穩(wěn)固性。

2.6頂板結構設計方法

地下室的頂板是與上層建筑連接的重要結構。設計地下室頂板結構時，設計人員要采用地下室與上層建筑協(xié)同設計的原則，對設備的管線高度進行綜合分析研究，確保頂板厚度符合設計要求。計算地下室頂板承載力時要結合建筑功能綜合分析，同時還要考慮施工中可能存在的環(huán)境影響因素。

2.7地下室超長結構設計措施

目前的商用建筑地下室的設計長度多超過40m，設計時要注意超長結構的受力狀況對地下室質量的影響。設計人員不僅要計算地下室的結構承載力，還要綜合考慮環(huán)境溫度與濕度對承重結構的影響，避免因環(huán)境問題導致地下室墻面產生裂縫。如果超長結構的地下室產生裂縫要及時采取有效措施進行補救，以免引發(fā)更大的質量問題，在地下室施工完成后還應做好后期的混凝土養(yǎng)護工作。

2.8墻柱設計

工程設計人員需注意地下室的墻柱設計標準與地面建筑墻柱的設計標準存在較大的差異，設計人員進行地下室墻柱設計時需根據項目實際需求和設計規(guī)范制定設計方案。在圖紙設計時需注意：建筑的基礎埋深應從室外地面標高算起。對于地下室而言，當設計采用獨立基礎或條形基礎時，應從室內地面標高算起。高層建筑的結構抗震設計，需要根據實測數(shù)據的驗算結果確定設計方案，但地下室結構的抗震設計，不能直接套用地上建筑物的設計方法，需考慮地下室埋深的影響因素。如果地下室埋深未達到建設要求或規(guī)范標準，會嚴重影響建筑物整體的穩(wěn)定性。在地下室施工作業(yè)時要注意地下室房間的地平面比室外地坪低的高度應超過地下室凈高的一半，一般情況下可直接將地下室底板頂面作為固定端，可將室外地坪到地下室底板頂面高度作為埋深。

2.9地下室底板設計

地下室底板要能夠承受建筑物的荷載，還要保證地下室具備一定的抗?jié)B和防水功能。因此，應科學計算地下室底板的厚度和配筋率，底板厚度要結合建筑抗震要求、建筑荷載、地下室工程做法等因素綜合確定，一般情況下，可將底板厚度控制在400mm～600mm范圍內，底板配筋率可選擇0.25%。進行地下室底板設計時，應注意區(qū)分箱形基礎與筏形基礎的不同設計要求，底板設計需要滿足沖切、剪切、抗彎、局部受壓等要求。

2.10保護層與墊層厚度設計

地下室保護層與墊層厚度需根據《地下工程防水技術規(guī)范》要求確定，防水混凝土結構底板的混凝土墊層要保證強度等級等于或大于C15，厚度等于或大于100mm，在軟弱土層的厚度要等于或大于150mm。防水混凝土的結構厚度需保證等于或大于250mm，地下室工程防水混凝土迎水面鋼筋的保護層厚度需等于或大于50mm。地下室的保護層和墊層的厚度，直接影響著地下室的建筑質量，對地下室進行科學設計，可保證地下室具備較好的抗壓性，使地下室滿足建筑設計要求的同時，提升建筑整體的穩(wěn)固性。所以設計人員應重視地下室的保護層和墊層的設計工作。

3結語

地下室處于建筑物的最低層，承擔建筑物的整體負荷，對建筑整體的穩(wěn)固性和安全性具有重要的影響作用。工程設計人員應重視地下室的設計工作，確保地下室達到荷載設計要求的同時，還要使地下室具備一定的抗?jié)B防水功能。提升地下室的設計水平，確保建筑質量達到規(guī)范要求。

參考文獻：

[1]何峰.淺談建筑工程中地下室結構設計[J].建筑工程技術與設計,2015(1).

[2]楊勇超.建筑工程地下室結構設計方法的探討[J].工程技術:文摘版,2016(3).

[3]李茂才.建筑工程地下室結構設計分析與研究[J].住宅與房地產,2020(9).

作者：李剛 單位：蘭州市城市建設設計院