摘要：摘要：随着我国经济建设的飞速发展和综合国力的不断增强，高层建筑超长地下室结构的需求日益增长，平面尺寸超长、超大面积的地下建筑迅速出现在人们的视野中。而在城市建设规划的不断扩大，建筑用地紧张的问题就越来越明显，所以人们开始大规模的发展地下空间。但是在对超大地下室的结构设计和建设中出现了各式各样的技术问题，这需要我们对其进行有效地实验和研究。
关键词：不均匀沉降问题、抗浮问题、裂缝问题和基坑支护结构问题
一、长深地下室结构设计设计不均匀沉降问题
在对于高层建筑的地下室结构设计中，同一地下室上的周围建筑物与高层建筑之间都会设置沉降缝，让其各个部分能够自由的沉降，互相不受影响，是为了避免个部分的不均匀沉降产生的内力，但却给地下室的防渗漏、基础的深埋程度和结构的稳定等带来了诸多技术困难，因此只能在结构设计中采取不设沉降缝的设计思路，并利用桩基设计技术来满足该建筑的地基承载能力以及避免建筑的各部分明显的沉降差要求。这样在设计中不设置沉降缝是通过调整了建筑的地基反力，来尽量减少建筑物不同部分的沉降差的原理。高层建筑地下室的不均匀沉降问题对超长地下室的高层建筑群是一个必须要得到很好解决的问题，解决不均匀沉降问题大致有以下几种方法：
1)裙房和高层建筑之间设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免由于不均匀沉降产生的内力，但实际上这样做，给建筑的立面处理、地下室的防渗漏、基础的埋置深度和整体稳定等带来很多困难。
2)裙房和高层建筑之间不设沉降缝，采用端承桩，将桩端置于坚硬的基岩或砂卵石层上。这样，既满足了地基承载力要求，又避免了明显的沉降差。但这种方法基础材料用量多，不经济，一般用于超高层建筑或地基持力层较差的情况。
3)在设计中不设沉降缝，而采取一定的措施，调整地基反力，尽量减少不同部分的地基反力差，从而减少沉降差。如：裙房部分采用天然地基，主楼部分采用复合地基或桩基。裙房和主楼部分采用不的基础形式，主楼采用筏基或箱基，裙房采用独立基础或条形基础。
4)在主裙楼之间设置沉降后浇带，钢筋不断，先施工主楼，待主楼封顶完成大部分沉降后，再施工裙房。两部分沉降基本稳定后再浇筑后浇带。这样，用调时间差的办法解决了沉降差，同时又避免了设置沉降缝带来的麻烦。
二、超长地下室结构设计的抗浮问题：
地下水位一般比较深、对应地下室埋藏较浅，层数在1-2层的地下室结构而言，一般在使用的阶段不会存在抗浮问题。当地下室埋藏较深或地下水位较浅时，裙房及纯地下室部分可能会有不满足的要求的问题。针对此种情况，应采取一下措施：
1）在设计允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。高层建筑的基础底板多采用平板式筏板基础和梁板式筏板基础。一般而言，平板式筏板基础的重量与梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高，在保证基顶标高不变的情况下，后者的基础埋深要大于前者。从而相对提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基础更有利于降低抗浮水位。
2）楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的1/22～1/16，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。
3）增加地下室的自重是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，此种方法大致有以下3种情况：增加地下室顶板压载、基板加载、边墙加载等方法增加地下结构物自身重量(即恒载)。这种方法的优点是施工及设计较简单;缺点是当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，费用增加较多。在增加基础配重用以解决抗浮问题的同时又不可避免的增加了基础的置深度，从而相对地提高了地下室抗浮设防水位的高度，因此它不是一种效率最高的方法。
4）延伸基板法。此种方法是将地下结构物的基板向外延伸而形成翼板，由翼板承托覆土以抵抗上浮力。
这种抗浮力可能有两种：一种是垂直压力和侧翼压力之和；另一种是为垂直压力与土间摩擦力之和，要取这两种力量中的较小者。但是，为了要延伸基板而成翼板，开挖的范围将因而加宽，土方及使用土地面积也将因而加大，其所增加的抗浮力变大。此法一般适用于不受场地限制的规模较小地下结构物的抗浮，否则，不宜采用。在实际工程中，对规模较大的地下结构物的抗浮，很少采用此法作抗浮措施。
5）设置抗拔桩。抗拔桩是抗浮设计中常用的方案之一，只要条件允许，抗拔桩一般均嵌入坚硬而埋藏较浅的基岩中。由于造价及施工条件的限制，抗拔桩一般入岩不深，需要对入岩桩段部分进行桩端灌浆处理。如果上覆土层较厚，桩无法埋入基岩，那就只能全靠桩侧土的表面摩擦阻力抗拔，此摩擦阻力较小，抗浮效果不佳；若在桩端设置扩大头，则能大大提高桩的抗拔能力。这对于抗拔桩的承载力设计而言，相对于受压桩存在两个突出的特点：
①受压桩的承载力组成中有端承力部分，而抗拔桩则无。
②受压桩的桩身弹性压缩引起桩身侧向膨胀使桩土界面的摩阻力趋向于增加，摩阻力的增加则随桩身位移由上而下逐步发挥；而抗拔桩在拉伸荷载作用下桩身断面有收缩的趋向，使桩土界面摩阻力减小。而由于拉伸荷载是作用于桩顶，摩阻力的发挥同样系由上而下逐步发生。
在设计抗拔桩时，在单位面积桩身摩阻力的选用上自然比受压桩要低
三、混凝土结构的裂缝问题
由于高层建筑的布局情况，常常地下室的结构超长，多数情况下都超过了40m-60m。虽然地下结构受到温度的变化的影响很小，但建筑物的周围约束作用强，常常会出现裂缝现象。实际上建筑工程混凝土结构的开裂原因的种类有很多，尤其是超长地下室结构一旦开裂，防水功能就会失效，而且混凝土结构的耐久性就会不稳定，其危害是不容忽视的。这类问题主要是由于材料问题、混凝土的强度、设计和施工等原因引起的。因此要通过严格控制设计、施工方法，作出合理处理方法尤为重要。其中从计算到构造从如下几个方面控制：
1)裂缝计算控制，根据混凝土规范，一般混凝土构件允许出现裂缝，构件在满足强度配筋后，还应该验算裂缝宽度，根据调整钢筋面积以及直径，把裂缝控制在迎水面为0.2mm，背水面为0.3mm范围内。
2)使用材料上，钢筋尽量使用带肋钢筋，混凝土标号不宜大于C40，可以采用添加膨胀剂配置补偿收缩混凝土代替普通混凝土。通常采用UEA膨胀剂，UEA掺量为8%-12%，填充性混凝土UEA掺量 12%-14%，水泥标号宜在 42.5以上。
3)在构造方面要求：设置一定数量的温度后浇带（可以结合沉降后浇带全盘考虑），钢筋直径及间距应细而密的原则配置，最大间距控制在150mm以内，必要时（如迎水面保护层厚度较大）可以加设钢筋网片，以提高混凝土极限应变，控制裂缝。在收缩应力集中部位应采用设置施工缝、后浇带、加强带等措施消除大部分收缩应力，减少裂缝和渗水。
4)施工方面：对混凝土使用的水泥等级不低于32.5MPa，水灰比不得大于0.5，采取保温保湿养护 ，混凝土中心与表面温差小于25°C，混凝土表面与大气温差小于25°C，养护时间不应小于14天。
四、基坑支护结构问题
由于高层建筑和地下工程建筑的基础埋深越来越深，使得基坑的开挖深度由浅到深发展。建筑基坑工程不仅要确保基坑的稳定，满足安全施工的要求，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物，道路和地下管线等安全，其重要性和复杂性日益显示出来，深基坑支护结构虽然属于施工期间的临时支档结构，但其选型、计算和施工是否正确、合理、对工程的安全、工期和经济效益有着巨大影响，尤其在软土区域建筑和开发地下空间，深基坑支护设计往往成为关键技术之一。选用合理基坑支护型式和施工方法，对整个工程的投资影响是比较大的，特别是深大基坑，施工时应尽量考虑把基坑的支护结构和主体机构相结合，在施工期间利用地下结构的外墙或地下结构的梁、板、柱兼作基坑的支护结构，不设置和设备临时围护结构体系，即逆作法施工，这样就避免了由于采用顺作法施工而造成的巨大浪费。
五、结束语：高层建筑地下室的结构设计是一个综合性强的问题，所涉及的内容特别复杂，而且有很多问题至今都没有很好的解决，作为新时代的结构设计人员要累计过硬的专业知识及专业素质，并积极的借鉴国内外的高层建筑地下室结构设计的经典案例。并从技术和经济的角度深入的研究地下室接搜设计的技术问题，提高设计水平，确保安全经济、合理地对地下室建设，总而言之，加强高层建筑超长地下的结构设计，必须要以安全、适用作为结构设计的首要原则，在其指导下合理地结构设计，才能满足建筑功能所需。
参考文献：
1.中国人民共和国建设部，GB50010-2002《混凝土结构设计规范》.北京：中国建筑工业出版社，2002.
2.徐培福,傅学怡 王翠坤等《复杂高层建筑结构设计》，北京：中国建筑工业出版社，2005，3.王睿智.超高层结构设计的注意事项与要点[J].建筑工程技术与设计，2016（6）：