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摘要：随着城市规模不断扩大，各种高层建筑、超高层建筑也在不断增多。地下室作为高层建筑的重要组成部分，合理的结构设计可以提高地基承载能力，有利于上部建筑的抗震，保证高层建筑的正常使用。由于地质地形复杂、施工顺序前置、涉及专业众多等因素，导致高层建筑地下室结构设计难度较大。对地下室结构的设计关键点进行分析，有利于全面提高整个高层建筑的安全性和使用性。
关键词：高层建筑；地下室结构；设计关键点
引言
随着建筑高度的增长和建筑规模的扩大，地下室层数也不断增加，只有保证科学合理的地下室结构设计，提高建筑结构的承载能力，才确保整个高层建筑的安全性与使用性。目前地下室结构的设计主要包括平面布置超长、基础选型、模型计算、人防设计、抗浮计算等不同环节，还包括车道、设备用房、消防水池等部分。对高层建筑地下室结构进行合理设计，可以延长高层建筑的使用寿命，保证高层建筑及地下室的整体性能，满足人民群众的实际需要。
1高层建筑地下室设计的必要性
人们对高层建筑的功能需求比较高，必须有各种配套设施以满足人们的正常使用需求。在高层建筑设计时，需要对输发电机房、排通风机房、车库、人防工程等进行充分考虑。政府部门对建筑车位的数量有严格要求，按照建筑面积配备相应数量的车位，需在地下室增加相对应的车库。随着我国社会经济的快速发展，城市人口规模不断扩大，对土地资源的侵占不断加剧。很多地方政府为了确保土地资源得到有效保护，不再批准没有地下室建设的工程项目方案，提高土地资源利用水平，确保工程最终使用效果更优的要求日益加剧。为增强建筑物的整体刚度，全面提高高层建筑地下室结构的安全性与稳定性。高层建筑地下室结构多选择桩基础或筏形基础。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。
2高层建筑地下室结构的设计关键点
2.1地下室结构荷载取值
在地下室结构荷载取值时主要包括上部建筑及地下室自身的重量、各种设备的重量、消防车荷载、人防荷载、土压力和水压力。按照不同的地下室功能，对荷载进行合理取值并进行计算，满足相关规范。目前地下室各部位的荷载都要保证满足承载能力极限和正常使用极限，只有对不同的结构荷载进行可靠优化，才能确保地下室的整体性能得到增强。
2.2地下室结构平面布置
根据地下室的整体使用要求，在结构设计时要做好防火、通风、采光等一系列其他专业使用需求上的安排与协调。如果地下室的长度超过相关规范要求，还要对地下室的变形进行合理控制。选择混凝土外加剂或者利用后浇带等方式，使得地下室结构能协同变形，减小差异沉降并提高抵御变形的能力。
2.3地下室顶板设计
地下室顶板设计需要重点考虑结构刚度，整个地下室顶板属于高层建筑与地下室的交接位置。结构设计要保证顶板对上部建筑的有效约束，同时确保地下室净空符合建筑要求。为确保顶板厚度得到有效控制，需要严格根据《高规》及《抗规》要求，保证普通地下室顶板厚度不小于160mm。如果选择地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0．25%。
2.4地下室底板设计
地下室底板设计为保证防水效果，通常采用天然基础加防水板或桩承台加防水板的设计。
而在底板配筋设计时，应综合考虑底板弯矩的传递，并充分考虑各种因素对底板的影响。在实际设计时，应该对局部受压抗弯、抗剪、抗冲切性能进行全面考虑。
2.5地下室外墙设计
在外墙设计计算时，应该根据设计条件进行单、双向板的合理判断，对开洞处及车道处外墙考虑四边支撑条件及计算高度。考虑实际扶壁柱的相对截面尺寸，除竖向筋外，需考虑水平筋的作用。在外墙结构设计时，如果建筑物存在多层地下室，则应该适当对弯矩进行调幅，加强转角位置的配筋数量。还需要对外墙不同的荷载系数进行考量，严格按照多跨连续计算的方式对外墙进行合理控制。如果地下室车道与外墙连接，还应该对车道底板水平集中力系数进行分析，全面提高外墙设计的科学性。
2.6地下室抗浮计算
在地下水位较高或地下室埋深比较大的情况下，应该进行整体及局部的抗浮计算，当不满足抗浮要求时应采取抗拔桩或抗拔锚杆等抗浮措施。在抗浮计算时，应该根据地勘单位提供的抗浮水位及相关规范准确计算，充分考虑高水位时的极限使用情况，保证地下室结构更加安全。
2.7地下室车道设计
在地下室车道设计的过程中，应该满足建筑专业对净空及净宽的需求。采用合理的梁、柱尺寸及结构布置，确保有足够的高度、宽度，保证车辆通行的要求。在地下车库出入口处设置截、排水沟，对雨水快速导流，避免雨水进入地下室内部。
2.8地下室抗震设计
对于地下室的抗震结构设计，应分析其埋置深度，确保其强度符合规范要求。应当保证地下室顶板相关范围抗震设计等级与上部建筑抗震等级保持一致。在高层建筑地下室结构设计性能要求方面则必须要保证满足混凝土的刚度和强度，满足不同层的整体抗震要求，并根据相应的地震条件下混凝土构件的破坏程度进行分析。混凝土结构的大部分破坏是由于结构的加速和变形而发生的。在发生严重地震灾害时，混凝土结构应避免倒塌。如果地震等级较低，容易导致建筑结构在正常使用的情况下，产生较大的形变，造成严重影响，引发经济损失。通过考虑位移的抗震方案能够有效解决这个问题。现有的抗震方法主要采用横断面设置的结构设计检验方法，无法确认结构是否满足抗震性能要求，因此可以采用位移设计建筑物的抗震性能。在某些情况下，可以通过直接确定该部分的相关参数来获得准确的判断。在抗震结构设计时，首先要对整个高层建筑地下室结构设计是否符合地震需求进行判断，根据弹性反应和模态分析，最终构建完整的建筑评价模型，针对可能遇到的地震危险性进行评判分析。位移抗震设计必须确保高层建筑地下室结构设计符合要求，高阻尼相同的建筑设计应该对“源效应”进行长时间观测，避免不确定因素而造成的干扰和影响。其次，对地震的反应谱进行模拟，利用场地探测的方式，对高层建筑地下室结构环境和地震动反应谱进行观测，形成全新的设计方案，如果考虑到建筑振动，还需要根据高层建筑地下室结构地震稳定性进行分析，提高高层建筑地下室结构设计的整体质量。
结语
地下室结构设计在整个结构设计中非常关键，要确保地下室结构设计的合理性与规范性。对各个方面的因素进行充分考量，包括地下室结构荷载取值、平面布置、顶板设计、底板设计、外墙设计、抗浮计算、车道设计和抗震设计等，保证地下室结构设计更加的科学合理。提高建筑结构的安全性与使用性，促进我国建筑行业的高速全面发展。
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