建筑工程地下室结构设计要点分析陈焕群

建筑工程地下室结构设计要点分析陈焕群

陈焕群

深圳市建筑科学研究院股份有限公司广东省深圳市518049

摘要：建筑地下室结构设计决定了地下室的安全性、经济性、适用性等性能，也直接影响着业主的使用体验。基于此，本文首先介绍了建筑工程地下室结构设计的重要性。其次，分析了建筑工程地下室结构工程的常见问题。最后，结合这些问题，分析建筑地下室结构设计要点，主要是顶板结构的优化、超长结构抗裂，整体与局部抗浮设计，如何避免地下室顶板坍塌安全事故等，为建筑工程地下室的合理，安全设计提出一些建议。

关键词：地下室结构；顶板结构优化；超长结构抗裂；抗浮设计；地下室顶板事故安全事故；

引言

根据国家建筑部门的统计数据显示，2018年1-7月我国的新增建筑工程中，包含地下室设计的工程，占总工程数量的85.23%。地下室作为建筑空间拓展的一种重要方式，正在被越来越多的建筑工程采用。地下室的结构设计与地下室的安全性密切相关，科学合理的结构设计，能够显著提高地下室的安全性、经济性、适用性。

一、建筑工程地下室结构设计的重要性

地下室不仅能够拓展建筑的有效利用空间，也能丰富建筑的整体使用功能，为业主提供多样化的使用空间[1]。目前，很多建筑工程，尤其是高层建筑，都会开发地下空间，作为车库、仓库、备用设备库、业主地下活动室、地下金库等。地下室根据不同的使用功能与设计目的，深度不同。通常，地下室的深度为4m到15m左右。地下作业的环节比较复杂，与建筑所在地的地质状况、水文状况、气候状况等因素密切相关，因而，建筑地下室设计具有相当的技术难度，带有地下室结构的高层建筑设计，对设计师的设计水平要求较高。

科学合理的建筑工程地下室结构设计，首先可以保证地下室结构的安全，避免出现地下室汛期上浮，地下室顶板施工期间垮塌，外墙贯通裂缝等工程事故，其次，地下室成本占工程整体成本比例大，自身的优化设计对工程整体优化设计起决定作用。

二、建筑工程地下室结构工程常见的问题

目前地下室结构工程中，出现较严重问题的主要有以下几方面：

第一、汛期暴雨过后，地下室整体上浮。这几年，每逢汛期，我们在新闻节目中都可以看到各大城市内涝的惨状，作为建筑结构设计从业人员，偶尔可以听闻地下室整体上浮的工程事故，地下室上浮，是严重的工程事故，对地下室本身，与其连接的上部结构都有非常严重的影响，而且这个问题很难处理；

第二、地下室外墙可见裂缝较多，甚至出现漏水的贯通裂缝。现在地下室的规模原来越大，地下室层数在增加，埋深在加大，外墙的平面长度也在加长，混凝土结构的裂缝虽然是通病，在地下室外墙，如果裂缝问题严重，甚至出现贯通漏水裂缝，那这种质量事故影响就非常大。

第三、地下室顶板在施工或者使用期间坍塌，造成工程事故。现在在电视上也偶尔可以听闻这种严重的安全事故，而事实上，同等性质，只是程度不同的地下室顶板结构裂缝更加普遍，这个问题涉及设计，施工，监理，一旦发生，影响很大，甚至造成人员伤亡。

三、建筑地下室结构设计要点

本文以常见地下室工程问题为线索，分析建筑工程地下室结构设计的要点：

第一、设计参数的合理确定和选择，构造措施到位。1）嵌固端合理确定，嵌固层的确定关系到局部构件内力、配筋调整和抗震等级确定等问题，因此需在结构计算过程中尽早明确；2）全面的荷载分析：地下室顶板需考虑荷载主要有覆土自重荷载、各种使用活荷载、消防车荷载以及施工荷载。覆土自重荷载和活荷载较容易确定，消防荷载应根据规范进行选择和折减，特别要注意施工荷载，因施工运输或材料堆放等不可避免对顶板产生作用，因而需充分考虑结构顶板施工荷载。同时，更为关键的是：由于施工现场复杂性，经常出现超常的堆载，很多项目在这点上出问题，作为设计方，一方面在设计的时候考虑合理的施工荷载，另外一方面，在工程正式开始前的施工交底中，明确提出本工程所考虑的覆土荷载，施工荷载，并提醒施工单位合理规划行车路径和堆载范围，重量；3）地下室一般情况下不设永久性缝，这就会造成地下室结构整体超长，而应采取防止裂缝的措施，目前较为常见的方法有：设置膨胀加强带、设置后浇带、加强配筋。根据实际情况可以综合采用。

第二、顶板结构形式的合理选择。地下室顶板结构形式对其经济性有很大影响，进而对整个工程的经济性有很大影响。同时，不同结构形式所要重点关注的安全问题有所不同。主要的顶板结构形式有：无次梁大板结构、十字梁结构、井字梁结构，单向双次梁结构，无梁楼盖结构。在选择中，既要考虑经济性，又要考虑建筑的适用性；在同等条件下，单是从经济性去简单比较，无梁楼盖优于单向双次梁，优于无次梁大板，优于十字梁，优于井字梁，但实际上，满足顶板承载力的单向双次梁梁高过高，导致地下室层高加高，埋深加大，反而不经济，基本上不会用在有覆土的地下室顶板结构；十字梁、井字梁的选择主要看需要的承载能力；无次梁大板需要很大的板厚，一般也比较少用，但对于本身就有防护厚度要求的人防顶板比较合适；经济性最好的无梁楼盖，兼顾本身结构成本最低和净高可以做到最大两方面的优势，成为了非常注重成本的房地产商的选择，但需要注意的是，无梁楼盖除了在设计上的验算之外，在设计荷载之外超载的情况下，它的破坏是剪切冲切破坏，这种破坏具有比较突然的特点，由此造成的人员伤亡和破坏后果也比较严重；

第三、进行关键结构验算。地下室结构所涉及的结构构件的验算都是设计人员应该认真把握完成的。结合南方地区多发的汛期地下室上浮的情况，设计人员应该做到：在设计之前认真吃透地勘报告反映的场地水文情况，就抗浮水位的选择应慎之又慎，目前因为城市的排涝系统明显跟不上城市基建的发展，从新闻中我们也可以看到汛期暴雨时城市内涝的惨状，所以，建议设计人员在这方面的考虑应偏于保守。

第四、避免垮塌等严重施工事故；由于我们国家的建设速度世界罕见，这个压力传递到从业者身上，每个人每个环节都追求效率，但是，作为结构工程师，安全才是重中之重。地下室顶板垮塌，是非常严重的安全事故，但这几年也是屡见不鲜，其实，除了真正垮塌的，顶板超载引起的结构裂缝更为多见，但问题的性质其实是一样的，程度不同而已；在上文荷载分析和结构形式选择中，都涉及到这个问题，总结起来，首先是设计荷载的全面考虑，然后在图中，施工交底会议中反复强调这个限值；而作为工程管理方，施工方更应该在施工组织设计，工程管理中严格按照图纸限定的荷载去实施，而不能盲目施工；

四、结论

综上所述，建筑地下室工程的结构设计，与建筑地上部分的结构设计既有区别又有联系。从本文的分析可知，研究建筑地下室结构设计要点，有助于建筑结构工程师掌握地下室的建筑结构特性，并结合建筑所在地的地质特征、水文条件、气候条件，制定出有针对性的地下室结构设计方案。从而避免常见的地下室结构工程事故，同时做到安全，经济，适用。

参考文献

[1]林振杨.某转换层位于地下室的高层建筑结构设计分析[J].建筑科学,2018,34(11):140-145.

[2]姚运.探讨高层建筑超长地下室结构设计注意事项[J].山西建筑,2018,44(24):29-30.