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摘要：高层建筑根据基础结构埋深的要求和地下车位的设置需要均宜做地下室，地下室特别是大底盘地下室所占建筑结构工程的造价一般为30%—40%、更有可能达到50%，因此，地下室设计的重要性就不言而喻了。地下室结构设计是否能做到在安全耐用的基础上尽可能的考虑到经济性，是一个结构设计师所必须具有的素养。本文主要就高层建筑地下室的结构平面布置，地下室顶板，地下室基础、外墙，地下室抗渗及抗裂等结构设计需要注意的问题进行探讨。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计；探讨
1.建筑地下室结构设计的问题及地下室结构平面布置
地下室结构设计受影响的因素很多，需要对各个方面统筹考虑并对关键要点重点把握，从而在满足建筑功能的基础上，达到结构合理、效益优良的标准。下面就地下室结构设计中遇到的一些常见问题进行探讨。
地下室结构设计中首先要解决的问题是：±0.00高程、地下室层高和顶板覆土厚度及设置伸缩缝问题等。首先±0.00高程应尽量抬高，因为这不仅降低了支护和土方开挖成本，还对地下室的底板和抗拔桩设计起到有利的影响；其次是在满足建筑和设备功能的前提下尽量减少地下室层高，以此可以减少竖向构件的长度和基础土建成本，减小层高具体可以采用梁两端支座加腋或在梁中预埋套管的方式；再者顶板的覆土厚度需要结合景观的植被和设备管道的布置来确定，因为覆土的多少对结构顶板的配筋以及地下室的抗浮影响很大；地下室结构特别是大底盘地下室都是超长结构，超长结构的设缝与否一直是地下室需要直面的问题，结构如需设缝防水处理就会变的困难，而且万一设缝处损坏漏水修补代价也是非常之高，因此一般情况下地下室尽量少设或不设缝而辅以各种抗裂措施和外加剂的添加及施工措施的控制、且多设后浇带或膨胀带等办法来尽量减少地下室的裂缝。
2.地下室顶板结构设计中的问题
地下室的顶板设计是地下室设计中重要的一环，也是工作量及复杂程度较高的地方。地下室顶板采用厚板加主框架梁或是十字次梁（井字次梁）加主框架梁的布置形式是需要进行前期的方案比选的。以柱网8.1mX6.0m为例：如果顶板覆土较少、活荷载较小、无消防车道通过和非人防区域，顶板采用厚板（一般300厚）加主框架梁的布置形式较为经济，因为此时顶板横活荷载较小板配筋较少相对采用次梁形式更具经济性，而且采用厚板方案施工快速方便且有利于设备管线的布置，但是此种形式的抗震性能相对较差；如果顶板覆土较厚，有消防车道及大片人防区域，顶板采用十字次梁（柱网大于9m时宜采用井字次梁）加主框架梁的布置形式是最经济合理且利于抗震的结构。再有地下室顶板室外部分有防水要求，板厚须250mm以上；高层室内部分顶板如果作为上部高层建筑的嵌固端，板厚须满足180mm（人防须满足200mm）以上，但有出现顶板为无梁楼盖、顶板室内外结构高差过大超过梁高形成错层（有设计院规定室内外结构高差超过600mm即为错层）的情形地下室顶板不能作为上部高层建筑的嵌固端。
3.地下室基础、外墙结构设计中的问题
地下室的外墙设计一般采用底部与底板相连支座作为固端，与顶板相连支座作为铰支端的计算模型，由于地下室外墙中的柱子对外墙的约束较小，一般地下室外墙采用单向板来计算。此外需要注意根据《高规》要求高层建筑地下室外墙其竖向和水平分布钢筋间距不宜大于150mm，配筋率不宜小于0.3%。地下室基础结构设计主要包括底板设计和桩基础设计：
（1）地下室底板一般采用倒无梁楼盖的做法，此做法经济性好，施工方便。底板倒无梁楼盖的算法为筏板+下柱墩（无梁楼盖+柱帽）的有限元防水板计算形式，柱墩尺寸一般为0.3~0.35倍的柱网间距取值，如地下室采用桩基础承台，而承台的尺寸小于柱墩，需要加大至满足柱墩尺寸要求。一般底板配筋按照拉通筋加支座附加筋的形式，拉通筋须满足最小配筋率要求，底板裂缝控制按常年水位验算。此外采用承台间设置300mm宽、高度同底板厚度的暗梁拉结以提高其整体性要求。
（2）高层建筑地下室除地质较好（基岩或者承载力较高的持力层）的情况外一般采用桩基础，7度及以下地区在地质条件及承载力允许的情况下优先采用预应力混凝土管桩，如管桩不适合的情况下可采用钻孔灌注桩（现在有复合配筋预应力管桩，其成桩采用钻孔方式，承载力不输钻孔灌注桩且费用较钻孔灌注桩省，可以考虑替代钻孔灌注桩采用）。高层建筑主楼布桩宜尽量布在剪力墙下以减小传力途径，以及布桩时考虑核心筒的刚度因素而相应增加布桩的数量。此外，纯地下室区域和高层裙房区域需要验算结构在自重条件下抗浮是否满足要求，不满足抗浮要求的须设置抗拔桩，一般情况下钻孔灌注桩抗压桩兼做抗拔桩只需验算桩身钢筋是否满足单桩抗拔力要求并控制桩身裂缝要求即可，而预应力管桩抗压桩兼做抗拔时，需要验算桩身的抗拉强度、通过计算增加灌芯深度以及与承台连接端的管桩端板加强锚固钢筋等加强措施，考虑到管桩间连接的问题较难控制一般宜采用单节管桩兼做抗拔桩。
4.地下室抗渗和抗裂设计及其他
高层地下室的抗渗和抗裂设计如考虑不够充分对于后期使用的影响是非常大的，如遇潮湿的雨季很容易造成大面积积水的现象。由此可以从以下几个方面采取加强措施：
（1）结构每隔30~40米设置后浇带，混凝土早期膨胀收缩是最大的，此时需释放约束力，而后浇带技术很好的解决了这个问题。
（2）增加混凝土板和外墙的配筋且在外墙中央设置一道暗梁以增加混凝土的抗拉能力，增加外墙的保护层厚度并在保护层内设置抗拉钢筋网片。
（3）超长地下室结构施工时应满足大体积混凝土的各项施工要求，采用低水化热的水泥配置混凝土，并适量加入粉煤灰，并掺入适合超长结构无缝设计高性能抗裂剂（如WG-CMA、WG-HEA、SY-G）和抗裂纤维等。
5.结语
综上所述，高层建筑地下室设计是一个既复杂又综合性很强的工程设计，涉及到的内容非常之多，其中涉及到的有些问题如地基土和基础底板、承台之间的相互作用问题，上部结构的刚度对基础传递等问题一直都是设计界争论的焦点。因此，既要从技术的角度发展解决存在的问题，也要从经济性的方向做到精细化设计，从而争取做到最优。
参考文献
[1]郑坚良.高层建筑地下室结构设计中存在的一些问题探讨[J].建筑学研究前沿，2012（12）.
[2]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）.
[3]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.