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摘要：如今，在高层建筑工程中，多设置若干层地下室，用于地下车库和设备用房。为保证整体结构的合理性，需切实做好地下室结构设计，充分虑设计中的每个环节，保证设计的可行性、合理性及经济性。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
1地下室的设计问题
地下室是高层建筑结构设计的重要环节部分，通常存在的以下问题。
1.1抗浮设计不标准
在地下室结构设计过程中往往忽略了地下水位的高度或者地下水位的数据不准确。给高层建筑结构设计带来安全隐患。在实际操作过程中，要对地下水位的准确数据进行实地测量，才能排除建筑结构设计过程中地下室的抗浮设计不标准问题。
1.2地下室裂缝问题
在高层建筑结构设计过程中，地下室的钢筋水泥配比容易造成地下室墙体裂缝问题的发生。理论问题要结合工程实际才能更好的控制地下室裂缝问题的发生。再次，地下室外墙配筋计算中有的工程围墙扶壁柱的不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析配筋，又没按双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调原理，外墙竖向受力钢筋、扶壁柱配筋不足，外墙水平钢筋有富余。
2高层建筑地下室结构设计
2.1 荷载设计分析
地下室结构荷载主要由人防因素的核爆动荷载等效的静荷载、水土压力、上部建筑和地下室自重等几个方面构成，不同地下室结构的不同部位所承受的荷载组合也存在一定的差异，在具体设计中，设计人员应该对结构特点进行分析，严格按照荷载的组合规范开展工作。高层民用建筑地下室不同部位参与结合的荷载主要包括以下方面：①顶板。顶板静荷载和核爆动荷载等效静荷载的标准值；②侧墙。横向承受水和土得压力以及水平动荷载标准值，竖向包括核爆动荷载等效静荷载标准值和顶板静荷载标准值；③内承重墙。上述建筑物和自身重量标准值、顶板核爆动荷载等效静荷载标准值以及静荷载标准值；④基础。主要承受其上述建筑物和墙身自重的标准值，顶板静荷载标准值，顶板传输的核爆动荷载等效静荷载的标准值。
2.2主体外局部地下室房间的处理
对于主体外局部地下室房间，即将全部落地形式的地下室结构作为主体，考虑到建筑与设备实际需要，还会在主体外部布置悬挑房间。该房间属于局部性质，或和主体基础的底板保持联结，也会在某层高处进行挑出。对于局部房间，无法和主体基础的底板一同按照现行理论实施分析计算，但和主体同时发生下沉。某高层建筑所设三层地下室如图2所示，其底板以下采用灌注桩基础。为满足设备布置方面的要求，于负二层增设一处房间，将其直接放置在地基上。在进行这一房间的设计工作时，应进行以下考虑：①将这一房间视作在主体上嵌固的悬臂构件，和主体结构相联的房间，其两侧墙体视作主体上的悬臂深梁；②房间的顶板承担上部覆土重量与从地面上不断传递而来的活荷载。应注意的是，房间下部地基反力不单单是由房间自重产生。在与主体相连后，伴随上部施工不断进行，荷载不断积累，房间和主体同时产生沉降；③虽然悬臂深梁属于主要承重构件，但用于承担上、下部荷载的顶板和底板，同样为在主体上进行嵌固的悬臂构件，所以，受到面荷载持续作用后，主体和板之间的交界面将产生剪力和弯矩，在设计过程中不可忽略
2.3顶板设计
一般情况下，高层民用建筑地下室顶板的厚度不易小于160mm。如果是人防地下室的的顶板厚度，则应该满足人防要求的相关标准。当塔楼的嵌固为地下室顶板时，为了保障高层民用建筑的结构上部得到有效的约束，必须使约束支座地下室顶板的刚度达到规定要求，保障混凝土的强度、楼板的厚度以及楼层侧向刚度达到相应的规范要求，同时，地下室层数最好超过两层，且地下室楼层的顶楼盖上需要使用梁板结构。顶板配筋率不宜小于0.25%，由此可见，高层民用建筑地下室层数、基础埋深均受到上述因素的影响。此外，在进行地下室顶板或是楼层结构计算时，应从上往下算至符合嵌固端要求层为止，顶板不满足时应算至基础顶面，剪力墙底部加强区则需要从地面向上计算层数。
2.4地下室抗浮设计
对地下室抗浮设计，地下水位以及地下水位的变幅是重要的影响因素。因此对于地下室结构，其抗浮设计应对恶劣极限状态进行考虑，例如洪涝及多雨时期等。如果缺乏对地下室结构施工以及洪水期的考虑，会导致地下室结构无法满足抗浮设计的要求，导致其结构出现损坏。由于地下室的形状不规则且面积较大，所以在一定程度上提升了抗浮设计的复杂性与困难程度，需要对其进行详尽的计算后方可得到科学合理的抗浮设计结果。与此同时，地下室抗浮主要是考虑在极限条件下，地下室基础底板低于地下水设计水位，从而在地下水与底板处形成浮力。当地下室自重小于浮力时，地下室结构会出现上浮。因此，从严格意义上来讲，地下室抗浮不仅是隆起基础底面土，尽管与其有所联系，但是基坑开挖阶段是基坑底面隆起的多发环节，其属于地基土变形的范畴。当地下室自重小于地下水浮力时，设计人员需要重点考虑地下室结构的抗浮设计。我国通常采用抗拔桩或抗拔锚杆来对地下室结构进行抗浮设计，并且为了防止基础上浮，通常将抗拔桩或抗拔锚杆嵌入基础底板。
2.5悬臂基础板处理
（1）伴随上部荷载不断作用，整体建筑产生沉降，荷载由基础底板不断向地基与桩基传递。受桩基与基底土作用后，承台如同倒放在上部墙柱以上。（2）对于悬臂基础板以下反力方面的问题，通过以上分析可以看出，部分荷载将由基础板不断传递到地基。从基础板角度讲，不同部分地基反力保持均匀且一致，如果工程处在软弱地基，则会产生沉降，从现有文献可以看出，反力可取总荷载的10%，同时和基础板中的恒荷载反力对比，从中选取较大值。同样，这一部分的反力也应控制在地基土承载能力以内。（3）受地基反力与水浮力后，悬臂板将发生一定程度的翘曲。此时，需要将桩排以外到基础板以外边缘的距离为依据对悬臂板进行准确计算。（4）在悬臂基础板中，纵向嵌固带属嵌固端，主要承担从基础板上传递来的剪力及弯矩。与此同时，在基础板上，嵌固条带为柱上板带。可见，可将基础板视作在墙柱倒放的无梁楼盖。受桩群与地基反力等实际作用后，根据无梁楼盖的基本原理，对于纵向嵌固条带，它承担主要的反向荷载，意义重大。基于此，对嵌固带宽度进行计算时，需要按照纵向桩距离来计算，当然也可根据柱上板带实际宽度完成计算。（5）对悬臂基础板以上的实际荷载进行计算时，板端外墙和从顶板上传递的荷载都属于集中线性荷载，并且只考虑恒载，对覆土的重量可不予考虑，在计算过程中不取相应的数据。从已有的工程实例中可以看出，地下室刚度是使结构产生协同工作的重要基础。若对基础板的实际悬臂长度予以增大，则只依靠板底抵抗弯曲应力会显得十分乏力，这一情况下，可按照一定间隔距离设置工字型截面，进而提高抗弯截面的实际高度。也可在板体的端部增设抗拔桩，以此对实际的受力状态予以有效改善。
结语
综上所述，高层民用地下室结构设计的内容主要包括顶板、外墙、基础底板、荷载、抗浮、抗渗等方面，具有较强的复杂性，在具体工作中，设计人员全面掌握各项要点，切实保障地下室结构设计满足其功能需求，促进高层民用建筑综合性能的提升。
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