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摘要：高层民用建筑的地下室结构设计是一项工作量巨大的且难度较大的工程，为了更好的满足人们对于高层民用建筑的地下室的需求，这就要求在设计过程中，要严格遵守建筑设计行业的相关规范制度，以加强高层民用建筑的地下室结构质量为首要任务，同时全面统筹和考量设计过程中影响地下室结构的因素，有效解决设计过程中遇到的问题，从而确保高层民用建筑的质量。
关键词：高层建筑；地下室；结构设计
1.高层建筑地下室结构设计的要求
1.1结构设计的要求
依据现行结构规范：当采用天然基础时，其埋深应为建筑总高度的1/12，当采用桩基础时，埋深则是1/15。高层建筑动辄50至80m高，从结构的稳定性来考虑，基础必须有4至5m的埋深，地面部分建筑的刚度才能达到设计要求，才能抵抗外力对其的倾覆，基础埋深越深，建筑就能建得越高；埋深占总高度的份额越多，结构的稳定性就越好。而此时，地下室的设计埋入深度，刚好可以作为高层建筑整体中的埋深部分。
1.2建设程序的要求
我国有政策规定，高层建筑如果不建地下室，规划部门是不能批准该建设方案的，这就决定着高层建筑在设计的时候，必须配备地下室部分。同时，建设规划部门也对地下室的建设有着一定的优惠政策，如土地税不用交，甚至地下室的建筑面积也不计入容积率。
1.3使用功能的要求
高层建筑需要各种配套的设施，如人防、车库、发电机房、配电房、水泵房等各种设备的机房，地下室能够满足高层建筑这方面功能的要求。其中，当前社会私家轿车数量增长如此迅速，地下车库的设置显得尤为重要。在一定档次的商品楼宇中，如没有配套车库，销售起来就会比较困难。而交通部门对此也有“住宅每2至8户配一个车位，商场每100m2配三辆小车车位”的明确规定。因此，高层建筑就目前来说，必然要配套相应面积的停车位，而这一般都靠地下室来提供。
2.高层建筑地下室结构设计中的安全隐患
高层建筑地下室结构设计中，潜在明显的安全问题，根据结构设计分析，例举常见的安全隐患。
2.1防水设计不足
高层建筑工程中，地下室防水设计不足，造成积水、渗水的情况，导致钢筋出现锈蚀的问题，无法保障地下室的稳固性。部分高层建筑不重视地下室结构的防水设计，进而造成积水破坏。
2.2抗震设计不规范
抗震性能是地下室的主要性能，对地下室结构体系的要求较高。抗震设计应该综合考虑高层建筑与地下室结构，不能仅以地下室结构为主。部分高层建筑地下室结构的抗震设计中，忽略了地上荷载的影响，导致抗震规划不规范，达不到建筑抗震的标准，导致地下室结构潜在安全隐患。
2.3剪力墙设计缺陷
地下室结构中的剪力墙，同样需要遵循规范标准中的约束内容，实际高层建筑中较容易忽视地下室剪力墙的设计，导致剪力墙的尺寸、分布等方面出现了严重的缺陷，无法支撑地下室的稳定性，达不到标准的承载值。地下室剪力墙设计缺陷的危险性较高，地上楼层施工时，如果超出剪力墙的承载范围，即会破坏地下室结构，促使其出现变形或坍塌的危险。
3.高层建筑地下室结构设计的措施
通常情况下，高层民用建筑地下室结构设计的常见问题主要体现在防水底板的设计，顶板的设计，外墙的设计、荷载的设计和抗浮和抗渗的设计等多个方面，而高层民用建筑地下室结构设计要求又是整个高层民用建筑中的关键部分，因此，在对高层民用建筑地下室结构进行设计的过程中，要严格按照建筑设计行业的相关规范制度，严格要求，全面统筹考量，确保高层民用建筑地下室结构的设计质量，具体分析如下：
3.1外墙的设计
由于高层民用建筑的地下室结构的外墙设计有严格要求，这要求外墙不仅防水，防渗漏，还要起到挡土墙作用，这就要求外墙设计中不仅要考虑挡土作用，还要从裂缝来考虑抗渗防水，这样才能正确的对裂缝宽度进行合理计算。
3.2顶板的设计
高层建筑地下室的结构设计是一个极其复杂的过程。高层建筑上部荷载大，基础埋深较深，地下室结构设计的合理与否将直接影响到建筑物的正常使用和工程造价。所以，在设计阶段既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求，以保证其正常使用。
3.3荷载的设计
地下室结构荷载包括核爆动荷载（考虑人防）、上部建筑物自重、土压力、水压力及地下室自重等。规范给出了防空地下室不同部位应考虑的荷载组合，结构设计时可依各工程的结构特点，根据规范要求进行荷载组合，地下室各部位参与组合的荷载分别为：顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。侧墙：竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值（仅有局部剪力墙部位）；外墙自重标准值：横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。内承重墙（柱）：顶板核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重，内承重墙自重标准值。应对比战时所增加的顶板核爆动荷载标准值与平时各楼层的活荷载标准值之和，由大的荷载起控制作用。基础：底板核爆动荷载标准值，上部建筑物自重标准值，顶板传来静荷载标准值，地下室墙身自重标准值。防空地下室进行荷载组合时，主要解决核爆动荷载作用下如何确定同时存在的静载问题。
3.4地下室抗震设计问题
高层建筑的抗震性能好坏与否与地下室的设计关系重大。提高高层建筑的抗震要求，地下室与地上部分的筑墙必须相一致。而且地下室的埋深也有要求，地下室的埋深要大于地上部分的高度时，其层数可不予考虑，这时算高度时才可从上部地面开始算。为了提高抗震性能，顶板必须要求可作为上部结构的嵌固部位。若地下室顶板为无梁楼盖和顶板内外板标高超过梁高变化引起错层这两种情况时，必须进行一定的处理使其能够作为上部结构的嵌固部位。
3.5抗浮、抗渗及控制问题
地下室结构设计中尤其需注意只有地下室部分和地面上楼层较少时的抗浮计算，采用桩基时需计算桩的抗拔承载力。根据《荷载规范》相关规定计算强度和计算抗浮是荷载分项系数的取值是不一样的，计算强度时取1.0，计算抗浮时去0.9。地下室抗浮设计影响的因素很多，主要依据是地下水位及其变幅，并且实际设计中往往只考虑其极限状态，而施工过程中出现抗浮不够导致局部破坏，往往是对施工过程及洪水期不够重视引起的。
对于那些地下空间很大的高层建筑而言，塔楼部分的抗浮一般不会有问题，出问题的往往是其裙房和纯地下室部分。针对这种情况，通常有以下解决措施：①确定科学合理的抗浮设防水位；②通过某些方法间接降低抗浮设防水位，如尽量提高基坑坑底的实际标高；③设置一些抗浮桩；④尽可能增加地下室的本身的重量。
地下室设计是一项复杂的工程，除了满足受力要求外，抗渗技术也是一个非常重要的要点，如若设置不当，可能造成地下室成汪洋。由于钢筋混凝土结构不是致密的往往外有裂缝，抗渗效果不是很理想，要想完成抗渗的目的，通常还需采取以下措施：①设置膨胀带。混凝土中本身具有膨胀剂，但其早期变形收缩仅靠其本身的膨胀剂变形不能达到理想效果，通常大于60m时就需设置一定长度的膨胀带来补偿，才可达到混凝土的无缝施工；②加强钢筋混凝土的抗拉能力。在浇筑混凝土时要使用抗变形的钢筋。由于侧壁受底板和顶板约束，上下部所承受的力不一样，使得混凝土上下膨胀收缩不一致，为了抵消这部分差异，要在侧壁增加水平温度筋强化混凝土面层，或者墙的中央设置一道暗梁增加其抗拉能力。除了这些措施之外，对混凝土的养护也格外重要；③设置后浇带。混凝土早期膨胀收缩时需释放约束力，后浇带技术很好的解决了这个问题。同时后浇带技术也已经可以很好的解决长久性的变形缝，并且已经得到了广泛的应用。
4.结语
高层建筑地下室的结构设计是一个极其复杂的过程。高层建筑上部荷载大，基础埋深较深，地下室结构设计的合理与否将直接影响到建筑物的正常使用和工程造价。所以，在设计阶段既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求，以保证其正常使用。
参考文献：
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