摘要:在整个建筑工程的结构设计中，地下室结构是一个重要的组成部分。在建筑地下室建设的过程中,如果出现任何设计或者是施工不当都会给整个建筑工程带来严重的影响。本文主要从建筑物地下室平面结构设计,外墙结构设计抗震结构设计抗浮结构设计以及防水结构设计五个方面研究了地下室结构设计要点,希望能为建筑物地下室结构安全设计设计、科学设计、合理设计提供出参考意见。
关键词:平面结构设计;外墙结构设计;抗震结构设计;
引言:随着我国建筑事业的蓬勃发展，城市化进程的加快，使得现如今城市人口数量急剧上升,高层建筑成为现代人类居住或者从事商业活动的主要场所,一座座高层居民楼、商业用楼拔地而起。与此同时，在高层建筑中对于地下室和地下车库的需求也随之增多,地下室结构设计变得尤为复杂。因而在建筑设计中,要考虑到地下室结构的设计是否合理,是否满足基础设施的埋设要求。
一、平面结构设计
地下室工程涉及的专业极为复杂,在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火使用功能,人防要求设备用房及管道坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时，需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝土外加剂或地上设缝,地下不设缝等方式,达到不设缝的目的。若地下室过长，依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应合理地调整平面,将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连,以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处,这样可以使接縫较少且处于受力较小处,便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井,若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，,会造成地下室结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面,不能满足高层建筑的埋深要求。
二、外墙结构设计
地下室外墙计算时应进行弯矩调幅，底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)考虑荷载分项系数,有多层地下室时应按多跨连续计算,侧璧底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这类问题在地下车道中最为典型。车道侧壁为悬臂构件,底板抗弯能力不应小于侧壁底部。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙项部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地下室外墙时，车道底板位于外墙中部，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。以上两种情况中,由于外墙支承条件不同,计算与设计不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时,应注意外墙上部支座水平力的传递问题。除垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外(此时框架柱尚应考虑外墙传来的水平荷载作用验算),其余外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁柱内外侧主筋也应予以适当加强。外墙水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也予以适当加强，考虑外墙水平钢筋受力时应注意满足最小配筋率要求。地下室外墙应进行裂缝宽度计算,裂缝宽度不得大于0.2mm,且不得贯通。
三、抗震结构设计
抗震设计是地下室设计中必不可少的设计。在建筑的中,抗震的设计是按照不建筑物不同的高度来设定的。如果地下室的抗震设计不足，会直接影响到地面建筑物的安全性能。一般来说，在抗震设计中,地下室的墙柱应该与地面部分的墙柱结构相协调统一。对于地下室顶板室内外板面标高变化处，当此标高变化超出了梁高范围时，则会形成错层,应当采取一定的措施进行处理。
在地下室结构设计中，相关规范明确表明，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，而地下室顶板为无梁楼盖时则不应该作为上部结构的组成部分。结构计算应该向下计算,至少要满足地下室楼层或底板抗震要求,但剪力墙底部加强区层数应从地面往上开始计算，并且应包括地下层部分。
四、抗浮结构设计
如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工，那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲，常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况，应当采取下面的几个措施来应对:1.在设计条件允许的前提下,尽可能地提高基坑底设计标高，这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。2.强化抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时，因为混凝土和相关的增重材料需求量太大，而使施工费用增加。3.采用抗拔桩抗浮。抗拔桩的抗拔承载力宜通过现场静荷载试验确定，当没有进行桩的静荷载抗拔试验时,往往是根据土层物理力学特征计算确定,但要考虑抗拔桩的承载力系数。根据土层物理力学计算得出的桩的抗拔力进行设计的桩基,施工时同样需要进行桩的抗拔力检测，由于桩端承载力对抗拔力无帮助,所以设计中仅用于抗拔的桩其桩端一般无需打入硬土层。抗拔桩可以使用预制桩灌注桩或预应力管桩等。对于预制桩灌注桩作为抗拔桩使用时，桩身裂缝以0.2mm控制,并沿桩身全长配筋。对于用预应力管桩作为抗拔桩使用时，往往在验算桩身强度时,不考虑桩身砼受拉，仅考虑预应力钢筋承力。验算抗拔桩的桩身强度时,对于遇接桩的情况，还需要验算桩接头处的焊缝强度。
五、防水结构设计
地下室防水设计是一项十分重要的工作，甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时应根据工程的性质、使用要求和重要性等合理确定防水等级,根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级，地下室混凝土都应采用结构自防水混凝土,防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁的厚度比确定,不得人为地自行降低。根据防水等级的要求，建筑的地下室仅设1道防水混凝土是不能满足要求的,一般应做:卷材防水。在选用防水卷材时，应考虑到地下室环境恶劣无法更换的特点,尽量选用耐久性好的卷材。防水卷材在地下室底侧应能闭合，尤其应重视节点设计如桩头、承台和积水坑等处,若构造设计不当，势必会形成漏底之舟,失去卷材防水的意义。另外,为了防止少量渗水，便于地下室车道处积水的排放,地下室应设排水明沟和积水坑。
结束语
现代建筑地下室结构的设计是一个复杂系统的工程，其设计到的专业、知识内容等范围较广,设计中需要考虑的影响因素多，在进行结构设计时,应当通过实地勘察，了解施工现场的实际施工条件，根据地下室工程及整体建筑工程的具体要求,遵循相关的设计规范要求,确定合理的结构设计方案，在确保地下室工程满足使用功能和安全稳固性的条件下还应充分考虑到经济性和环保性，通过不断的对比优化，选择最优的结构设计方案,以降低工程造价，提高经济效益,最大限度保证建筑的安全性、适用性和耐久性。
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