【高層建筑論文】談高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計關(guān)鍵點摘要在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的設計中，須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)特點，嚴格遵守地下室結(jié)構(gòu)的相關(guān)設計規(guī)范，地下室結(jié)構(gòu)荷載、層高、頂板、外墻、底板、保護層、平面布局、變形縫設置、結(jié)構(gòu)防水、配筋率及抗浮抗震等各項設計要點，不斷優(yōu)化設計方案，從而為保證高層建筑結(jié)構(gòu)安全奠定良好的基礎。關(guān)鍵詞高層建筑；地下室結(jié)構(gòu)；設計關(guān)鍵點高層建筑工程對地下室結(jié)構(gòu)設計有很高的要求。設計人員必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)特點，運用結(jié)構(gòu)概念設計理論，準確把握地下室結(jié)構(gòu)設計中頂?shù)装?、外墻、保護層等關(guān)鍵點，并按照設計規(guī)范要求科學選取地下室結(jié)構(gòu)荷載，合理設置變形縫和施工后澆帶等，同時要加強地下室結(jié)構(gòu)的抗震和抗浮設計，防止地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水等問題。此外，設計人員還應結(jié)合項目的實際情況，對地下室結(jié)構(gòu)設計方案不斷進行優(yōu)化，全面提高地下室結(jié)構(gòu)的設計水平和質(zhì)量，為高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性創(chuàng)造良好的前提條件，從而促進我國建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。1地下室結(jié)構(gòu)設計基本原則分析隨著我國高層建筑工程的不斷增加，為了使建筑空間得到充分有效的利用，高層建筑的地下室也在向多元化功能方向發(fā)展，因此地下室結(jié)構(gòu)也日趨復雜，這對于地下室結(jié)構(gòu)設計提出了新的要求。設計人員在進行高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計時，必須充分考慮地下環(huán)境及高層建筑工程的實際情況等相關(guān)因素，運用結(jié)構(gòu)設計概念分析，準確選取地下室荷載，提高結(jié)構(gòu)形式選擇的合理性，并在保證地下室結(jié)構(gòu)安全的基礎上優(yōu)化設計方案，提高地下室結(jié)構(gòu)設計方案的可行性和經(jīng)濟性，從而為高層建筑工程建設奠定良好的基礎。2地下室結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設計要點分析2.1地下室結(jié)構(gòu)荷載設計在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計中，設計人員應嚴格遵守設計規(guī)范，充分考慮地下室結(jié)構(gòu)的自重荷載、人防荷載、地面及土壓力荷載和核爆荷載等多種因素，并結(jié)合高層建筑工程的實際情況，提高荷載組合設計的科學性。其中地下室頂板、基礎及墻體是地下室結(jié)構(gòu)荷載設計中的關(guān)鍵點，因此應準確設計地面建筑部分自重荷載值、地下室頂?shù)装寮案飨嚓P(guān)墻體部分的靜荷載和核暴動荷載值，以確保地下室結(jié)構(gòu)防控荷載組合設計科學合理。2.2地下室結(jié)構(gòu)層高設計由于地下室部分的總體高度是由高層建筑整體結(jié)構(gòu)設計確定，因此設計人員在設計地下室結(jié)構(gòu)時主要是通過調(diào)整地下室層高來滿足高層建筑工程在基坑支護和降水等方面的要求。因此設計人員應對地下室結(jié)構(gòu)的層高進行合理的調(diào)節(jié)，在設計實踐中可以通過科學設計地下室結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布局達到調(diào)節(jié)層高的目的。此外，設計人員也可通過采用寬扁梁式樓蓋等地下室結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)降低層高的效果。此外，在地下室結(jié)構(gòu)的層高設計中要綜合相關(guān)專業(yè)需求及考慮工程造價等問題。2.3地下室結(jié)構(gòu)頂板設計地下室頂板是結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵點之一。由于高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)頂板是其地上部分的主要水平約束構(gòu)件，因此為保證其約束的有效性，對地下室頂板剛度有較高要求。設計人員在設計地下室頂板結(jié)構(gòu)時應根據(jù)人防設計規(guī)范要求，將頂板厚度控制在160mm以上。同時設計人員還應充分考慮地下室結(jié)構(gòu)的抗震設計要求，合理控制頂板部分的側(cè)向剛度、強度及配筋率等參數(shù)，并采用嵌固方式來提高頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。2.4地下室結(jié)構(gòu)外墻設計外墻是高層建筑工程地下室的重要組成部分，也是地下室結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵點之一。在設計地下室結(jié)構(gòu)外墻時，設計人員應在外墻底部采用固定支座形式，對彎矩進行合理的調(diào)整，并充分考慮地下室外墻的荷載分項系數(shù)等因素，提高地下室結(jié)構(gòu)連續(xù)多跨計算的準確性。同時地下室結(jié)構(gòu)外墻應與底板部分的配筋率及厚度相適應，且其地板抗彎性能應比側(cè)壁更強。此外，如果地下室結(jié)構(gòu)的地面部分為樓梯間等無樓板支撐結(jié)構(gòu)時，設計人員應對計算模型進行相應的調(diào)整，以保證外墻配筋設計能滿足不同結(jié)構(gòu)情況的需要。2.5地下室結(jié)構(gòu)底板設計設計人員在設計地下室結(jié)構(gòu)底板部分時，應準確分析底板的實際受力情況，并綜合考慮地下室結(jié)構(gòu)對底板在防水抗?jié)B性能方面的要求。在設計實踐中，設計人員應嚴格遵守設計規(guī)范，根據(jù)不同的基礎形式由計算確定底板厚度。同時設計人員還應合理選擇地下室底板的樁箱及樁筏基礎形式，且應確保底板基礎的剪切、抗彎、沖切及局部受壓參數(shù)符合設計規(guī)范的要求。2.6地下室結(jié)構(gòu)保護層設計保護層也是高層建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分，因此設計人員應對保護層設計的重要性有充分的認識。設計人員應根據(jù)高層建筑工程及地下室結(jié)構(gòu)特點合理選擇混凝土強度等級，并科學確定保護層的厚度。一般來說，地下室墊層混凝土等級應在C15以上，且保護層厚度應達到100mm以上。如果高層建筑地基土為軟土，設計人員應將保護層厚度增加到150mm以上。此外，為滿足高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的防水設計要求，迎水面部分的鋼筋保護層厚度應達到50mm以上。2.7地下室結(jié)構(gòu)變形縫設計在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計中往往需要根據(jù)實際情況進行變形縫的設置。變形縫一般包括沉降縫、防震縫及伸縮縫等。其中設置沉降縫的主要目的是確保地下室結(jié)構(gòu)整體沉降的均勻性，而設置伸縮縫的目的則是避免地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫等問題。而如果地下室結(jié)構(gòu)采用的是不規(guī)則的豎向以及平面布局形式，設計人員可通過防震縫的合理設計來對結(jié)構(gòu)單位進行劃分，以達到提高地下室結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。如果地下室為多層結(jié)構(gòu)，且其地上部分是多塔以及帶裙房單塔等結(jié)構(gòu)形式時，設計人員可利用防震縫將地下室與裙房部分分隔開，從而實現(xiàn)分散地震剪力的效果。設計人員在設計變形縫時要結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)的防震及防水要求，合理運用不同類型的變形縫，并結(jié)合后澆帶等設計，從而全面提高地下室結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量。2.8地下室結(jié)構(gòu)平面設計在地下室結(jié)構(gòu)設計中，平面布局也是設計的關(guān)鍵點之一，特別是當?shù)叵率蚁鄬^長時，平面結(jié)構(gòu)布局設計將對地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及防滲排水能力等產(chǎn)生重要作用，同時設計人員還要充分結(jié)合地下室在采光照明和消防設計等方面的要求，優(yōu)化平面結(jié)構(gòu)設計方案。通常在較長的地下室平面結(jié)構(gòu)設計中需要設置變形縫，設計人員應合理確定變形縫的數(shù)量，并應通過選擇混凝土外加劑及設置后澆帶等方式來提高地下室結(jié)構(gòu)的防水性能。此外，設計人員應合理劃分地下室空間，利用變形縫的設置來提高地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，并應科學設計不同地下空間的連接門，以滿足地下室相關(guān)使用功能的需要。2.9地下室結(jié)構(gòu)加筋設計在地下室結(jié)構(gòu)設計中，確定配筋率的合理性將對高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)固性產(chǎn)生重要的影響，同時也是防止地下室墻體出現(xiàn)裂縫問題的有效方法。設計人員應嚴格遵守相關(guān)設計規(guī)范和技術(shù)標準，合理布設水平方向的受力筋。同時應在構(gòu)造筋內(nèi)側(cè)設置主筋，以確保鋼筋保護層符合設計要求，在設計中應合理控制鋼筋布設間距及伸縮縫設置位置，可通過采用減小鋼筋間距及選擇相對較細直徑鋼筋規(guī)格的方式防止出現(xiàn)裂縫。2.10地下室結(jié)構(gòu)防水設計在地下室結(jié)構(gòu)設計中，防水設計是設計工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，地下室結(jié)構(gòu)的防水能力將對高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固產(chǎn)生重要的影響。特別是在地下水資源較豐富的地區(qū)進行高層地下室設計時，設計人員應根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)特點以及高層建筑工程的設計規(guī)范科學選擇UEA或HEA等微膨脹劑作為混凝土混合料的外加劑，以便通過調(diào)整混凝土混合料膨脹值來實現(xiàn)減小混凝土收縮率的目的，防止高層建筑地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，從而使地下室結(jié)構(gòu)的防水能力得到全面的提升。2.11地下室結(jié)構(gòu)抗浮設計在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計中，抗浮設計也是關(guān)鍵性的設計環(huán)節(jié)。設計人員應根據(jù)工程所在區(qū)域的地下水水位等地質(zhì)水文條件計算抗浮以及抗拔承載力等相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)計算結(jié)果確定相應的設計方案。在地下室基礎結(jié)構(gòu)的底板設計中，設計人員可采用梁式筏板形式控制地下室高度，這樣可縮小地下室底板和地下水水位之間的高差，以實現(xiàn)增強地下室地基結(jié)構(gòu)抗浮能力的目的。同時設計人員還可采用寬扁梁等設計方法來控制層高，這樣也能改善地下室結(jié)構(gòu)的抗浮效果。當?shù)叵率翼數(shù)装彘g高度加大時，平臺重量也將隨之增加，因此設計人員應合理控制地下室結(jié)構(gòu)頂?shù)装甯叨?，通過增加平臺自重的設計方法提高其抗浮性。此外，設計人員還可結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特點采取布設抗浮樁等方式增加壓重，從而達到防止地下室地板出現(xiàn)裂縫及增強地下室結(jié)構(gòu)抗浮能力的目的。2.12地下室結(jié)構(gòu)抗震設計在高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的設計工作中，抗震設計是關(guān)鍵性的設計環(huán)節(jié)，地下室的抗震性能不僅直接關(guān)系到高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，而且也會對相關(guān)人員的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生重要影響，因此設計人員要高度重視地下室結(jié)構(gòu)的抗震設計環(huán)節(jié)。設計人員應全面收集高層建筑工程項目所在地區(qū)的歷史地震資料，根據(jù)高層建筑抗震設計規(guī)范的相關(guān)要求合理確定地下室結(jié)構(gòu)的抗震設防等級。同時設計人員要根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)在安全性、穩(wěn)固性、承載性能及變形控制等多方面的要求合理確定地下室深度，并應提高地下室結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量性能以及規(guī)格選擇的科學性，優(yōu)化設計方案，全面提高高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的抗震能力。如果高層建筑地下室結(jié)構(gòu)頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，設計人員應減小頂板洞口面積，選擇現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)形式，同時將混凝土強度控制在C30等級以上，而樓板厚度則不宜小于180mm，應采用雙向雙層的配筋方式，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。此外設計人員應科學確定地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，地下1層結(jié)構(gòu)與首層側(cè)向剛度比不宜小于2。應將抗震墻設置在地下室周圍，且應與頂板相互連接。3結(jié)束語地下室結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中的重要組成部分，其設計水平和質(zhì)量將直接關(guān)系到高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。因此設計人員應嚴格遵守相關(guān)設計規(guī)范，準確把握地下室結(jié)構(gòu)設計中的各設計關(guān)鍵點，并結(jié)合高層建筑工程的實際情況對地下室結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化，不斷提高設計方案的質(zhì)量，為確保地下室結(jié)構(gòu)安全及其各項使用功能的正常發(fā)揮奠定良好的基礎，推動我國建筑結(jié)構(gòu)設計水平的全面提升。參考文獻1張俊榮.高層房建工程中的地下室結(jié)構(gòu)設計探究J.建材與裝飾，2019（25）：135.2熊菲.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計的要點探討J.門窗，2019（12）：162.3李曉波，王杰夫.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計探析J.住宅與房地產(chǎn)，2019（12）：52.4周俊威.高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設計研究J.建材與裝飾，2018（33）：118119.5唐意.建筑地下室抗浮設計若干問題探討J.智能城市，2019，5（15）：5657.6劉劍.高層建筑地下室設計中的問題及優(yōu)化策略探析J.工程建設與設計，2019（12）：1920.7王穎.淺談高層建筑地下室設計中的問題及優(yōu)化策略J.門窗，2019（11）：126.8劉萍.高層民用建筑地下室結(jié)構(gòu)設計探討J.住宅與房地產(chǎn)，2018（15）：69.