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摘 要：城市发展速度的加快，城市用地已经非常紧张，地下室空间的利用就十分重要。但地下室工程涉及建筑、结构、设备、人防等专业，在互相配合是设计地下室是的重要组成部分。本文结合当前建筑地下室结构的优化设计进行了分析与讨论。
关键词：建筑、地下室结构、优化设计
一、建筑地下室结构设计中的重点
顾名思义地下室处于室外地下，侧墙有极大的刚度且地下室与上部结构为整体，在这种情况地下室可作为上部结构的嵌固端。在建筑首层以下建造地下室，可以提高建筑用地效率。一些建筑基础埋深很大，充分利用这一深度来建造地下室，其经济效果和使用效果俱佳。地下室的类型按功能分，有普通地下室和防空地下室。按结构材料分，有砖墙结构和混凝土结构地下室。按构造形式分，有全地下室和半地下室，地下室顶板的底面标高高于室外地面标高的称半地下室，即室内外高差的平均高度大于该房间平均净高1/3 ，且小于等于1/2 者。这类地下室一部分在地面以上，可利用侧墙外的采光井解决采光和通风问题。地下室顶板的底面标高低于室外地面标高的，称为全地下室。地下室一般由顶板、底板、侧墙、楼梯、门窗、采光井等组成，其中地下室的顶板采用现浇或预制混凝土楼板，板的厚度按首层使用荷载计算，防空地下室则应按相应的防护等级的荷载计算。在地下水位高于地下室地面时，地下室的底板不仅承受作用在它上面的竖向荷载，还承受地下水的浮力，因此必须具有足够的强度、刚度、抗渗透能力和抗浮力的能力。地下室的外墙不仅承受上部的垂直荷载，还要承受土、地下水及土壤冻结产生的侧压力，因此地下室墙的厚度应按计算确定。地下室的门窗与地上部分相同。当地下室的窗台低于室外地面时，为了保证采光和通风，应设采光井。
二、荷载在建筑地下室结构设计的优化
建筑的地下室结构荷载主要包括：核爆动荷载以及建筑物的重量荷载、土压力和水压力以及地下室自身的重力荷载等几个部分。我国的有关技术规范中有关于防控型地下室内部可以考虑到的荷载组合，在对建筑的地下室结构设计就可以根据不同工程的特点同时结合技术规范要求来确定荷载的不同组合。在高层建筑地下室结构中不同部位所参与到的组合的荷载主要包括了以下几种情况：首先是顶板：主要包括核爆动荷载标准值以及静荷载标准值两种。其次是侧墙，如果是竖向的话就包括了从顶板传来的顶板荷载，还有上部建筑物自身重量的标准值以及外墙自重标准值；如果是横向的话就包括核爆动荷载出现的水平动荷载标准值以及土压力和水压力等。第三就是内承重墙或者内承重柱，其中包括了顶板的荷载标准值以及建筑自重和内承重墙自重标准值。最后就是基础部分，主要含有底板核爆动荷载的标准值以及上部建筑物自重标准值以及从顶板传来的静荷载标准值。
三、建筑地下室结构设计中顶板优化设计
在建筑的地下室结构设计中，顶板是对于上部建筑的一个具有水平约束作用的支座，所以其刚度越大其对于上部的约束能力就会更好。所以说在针对地下室结构中顶板的设计中厚度通常都会大于180毫米。对于人防地下室来说还需要让顶板的厚度必须满足人防的特殊要求。根据我国有关建筑物抗震的技术规范来看，在建筑的地下室结构设计中顶板作为对于上层建筑物的嵌固端，对于楼板的厚度以及施工中所用混凝土的强度和楼层侧向刚度，都提出了更为具体的要求，并且地下室层数不宜少于两层。根据有关技术规范来固定处地下室作为建筑的上部结构嵌固部位，所以地下室的顶楼顶板必须要选择梁板结构才可以满足安全要求。这就意味着建筑物的地下室的层数并不简单的由地基基础的深度来决定，还需要考虑到其他的因素。在对地下室的结构进行计算的时候应该要一直计算到可以满足嵌固端需求的地下室楼层或者底板。
四、建筑的地下室结构的外墙优化设计
建筑的地下室结构设计中，外墙部分的设计主要是需要考虑到弯矩的调幅，其底部应该为固定支座，也就是底板需要设计为外墙的嵌固端来保持稳定，还需要考虑到荷载的各种分项系数，在存在多层地下室的时候需要考虑到多跨连续计算。例如说侧壁的底部弯矩需要其相邻的底板弯矩大小数据一样，同时抗弯能力不应该小于侧壁，同时还需要其厚度与配筋量进行匹配。这种问题在地下车道中经常出现。车道的侧壁主要为悬臂，所以其底板的抗弯能力不可以低于侧壁底部的抗弯能力。在楼梯间等位置的地面处开洞处外墙的顶部如果没有楼板支撑的话，计算模型和配筋构造等都需要与现实相符。除在与外墙相垂直的方向上存在有钢筋混凝土内隔墙互联的外墙，或者如果扶壁柱的截面面积较大的话那么就需要按照双向板来对配筋进行计算。在竖向上，荷载较小的外墙扶壁柱内外侧的主筋也都需要进行适当加固来保持地下室结构的稳定性。在针对地下室的外墙进行设计的时候需要对裂缝的宽度进行计算，宽度不得超过0.2毫米，并且不可以贯通。
五、建筑地下室结底板的优化设计
底板除了满足受力提出的要求之外，还需要满足地下室防水以及抗渗要求。所以说地下室的底板厚度以及配筋等需要经得起考验，不可以太小。通常来说地下室中底板的设计厚度在40-60厘米，配筋率在0.25%左右。在地下室中底板标高变化出应该根据实际情况来设置梁，梁宽不可以低于底板的厚度。在地下室结构中桩箱以及桩筏基础的底板同时也是桩的承台，所以就必须要同时满足冲切以及局部的受压需求。
六、建筑地下室結构的抗浮设计、抗渗控制优化设计
建筑的地下室结构设计中，要注意的是只有地下室部分以及地面上楼层不多的时候进行抗浮计算，在使用桩基的时候就需要对桩体的抗拔承载力进行计算。底板以及覆土其自身的重量对于地下室结构来说是有力的，根据有关荷载技术规范中的要求在对荷载强度进行计算的时候荷载分项系数应该取值为0.1。在对抗浮进行计算的时候，荷载分项技术应该取为0.9.在对地下室抗浮设计中需要考虑到的重要数据就是建筑物所在位置的地下水位以及变幅，但是在实际设计过程中往往只会参考到极限状态下的数据，这就可能导致对于施工的过程以及汛期的重视不够导致出现施工过程中抗浮达不到技术标准而出现安全隐患。实际上，地下室面积较大的话，其上部可能会建有多层地下室以及低层建筑，也可能在地下室的部分上方区域没有建设建筑物，同时因为地下室面积很大以及形状不够规则所以比较难以处理抗浮问题，这就需要结合实际情况遵照技术规范来进行细致的分析。除此之外，针对地下室的斜坡道也需要进行抗浮验算，在主体连接的地方需要做特殊处理。在针对地下室的设计中起终点除了受力之外，抗渗也是其需要重点关注的对象。
七、建筑物结构的防裂优化设计
要防止地下室裂缝，采取的主要措施：补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。
八、结语
建筑的地下室结构的优化设计中，不要把建筑物的结构主体生硬的拆分成基础以及梁板等独立的部分，要在优化结构设计中，发挥建筑物的整体配合的基础上进行分析。在建筑中钢筋和混凝土也都是互相影响的。还要整体的考虑到多方面的因素，以确定更为合适的方式。
参考文献：
[1]冯雪；高层建筑地下室结构设计分析[J]；民营科技；2011年07期
[2]周凤兴；浅谈高层建筑地下室设计及处理方法[J]；今日科苑；2010年10期
[3]李鹏；；关于地下室外墙结构设计的分析[J]；四川建筑；2011年05期
关键词：建筑、地下室结构、优化设计
一、建筑地下室结构设计中的重点
顾名思义地下室处于室外地下，侧墙有极大的刚度且地下室与上部结构为整体，在这种情况地下室可作为上部结构的嵌固端。在建筑首层以下建造地下室，可以提高建筑用地效率。一些建筑基础埋深很大，充分利用这一深度来建造地下室，其经济效果和使用效果俱佳。地下室的类型按功能分，有普通地下室和防空地下室。按结构材料分，有砖墙结构和混凝土结构地下室。按构造形式分，有全地下室和半地下室，地下室顶板的底面标高高于室外地面标高的称半地下室，即室内外高差的平均高度大于该房间平均净高1/3 ，且小于等于1/2 者。这类地下室一部分在地面以上，可利用侧墙外的采光井解决采光和通风问题。地下室顶板的底面标高低于室外地面标高的，称为全地下室。地下室一般由顶板、底板、侧墙、楼梯、门窗、采光井等组成，其中地下室的顶板采用现浇或预制混凝土楼板，板的厚度按首层使用荷载计算，防空地下室则应按相应的防护等级的荷载计算。在地下水位高于地下室地面时，地下室的底板不仅承受作用在它上面的竖向荷载，还承受地下水的浮力，因此必须具有足够的强度、刚度、抗渗透能力和抗浮力的能力。地下室的外墙不仅承受上部的垂直荷载，还要承受土、地下水及土壤冻结产生的侧压力，因此地下室墙的厚度应按计算确定。地下室的门窗与地上部分相同。当地下室的窗台低于室外地面时，为了保证采光和通风，应设采光井。
二、荷载在建筑地下室结构设计的优化
建筑的地下室结构荷载主要包括：核爆动荷载以及建筑物的重量荷载、土压力和水压力以及地下室自身的重力荷载等几个部分。我国的有关技术规范中有关于防控型地下室内部可以考虑到的荷载组合，在对建筑的地下室结构设计就可以根据不同工程的特点同时结合技术规范要求来确定荷载的不同组合。在高层建筑地下室结构中不同部位所参与到的组合的荷载主要包括了以下几种情况：首先是顶板：主要包括核爆动荷载标准值以及静荷载标准值两种。其次是侧墙，如果是竖向的话就包括了从顶板传来的顶板荷载，还有上部建筑物自身重量的标准值以及外墙自重标准值；如果是横向的话就包括核爆动荷载出现的水平动荷载标准值以及土压力和水压力等。第三就是内承重墙或者内承重柱，其中包括了顶板的荷载标准值以及建筑自重和内承重墙自重标准值。最后就是基础部分，主要含有底板核爆动荷载的标准值以及上部建筑物自重标准值以及从顶板传来的静荷载标准值。
三、建筑地下室结构设计中顶板优化设计
在建筑的地下室结构设计中，顶板是对于上部建筑的一个具有水平约束作用的支座，所以其刚度越大其对于上部的约束能力就会更好。所以说在针对地下室结构中顶板的设计中厚度通常都会大于180毫米。对于人防地下室来说还需要让顶板的厚度必须满足人防的特殊要求。根据我国有关建筑物抗震的技术规范来看，在建筑的地下室结构设计中顶板作为对于上层建筑物的嵌固端，对于楼板的厚度以及施工中所用混凝土的强度和楼层侧向刚度，都提出了更为具体的要求，并且地下室层数不宜少于两层。根据有关技术规范来固定处地下室作为建筑的上部结构嵌固部位，所以地下室的顶楼顶板必须要选择梁板结构才可以满足安全要求。这就意味着建筑物的地下室的层数并不简单的由地基基础的深度来决定，还需要考虑到其他的因素。在对地下室的结构进行计算的时候应该要一直计算到可以满足嵌固端需求的地下室楼层或者底板。
四、建筑的地下室结构的外墙优化设计
建筑的地下室结构设计中，外墙部分的设计主要是需要考虑到弯矩的调幅，其底部应该为固定支座，也就是底板需要设计为外墙的嵌固端来保持稳定，还需要考虑到荷载的各种分项系数，在存在多层地下室的时候需要考虑到多跨连续计算。例如说侧壁的底部弯矩需要其相邻的底板弯矩大小数据一样，同时抗弯能力不应该小于侧壁，同时还需要其厚度与配筋量进行匹配。这种问题在地下车道中经常出现。车道的侧壁主要为悬臂，所以其底板的抗弯能力不可以低于侧壁底部的抗弯能力。在楼梯间等位置的地面处开洞处外墙的顶部如果没有楼板支撑的话，计算模型和配筋构造等都需要与现实相符。除在与外墙相垂直的方向上存在有钢筋混凝土内隔墙互联的外墙，或者如果扶壁柱的截面面积较大的话那么就需要按照双向板来对配筋进行计算。在竖向上，荷载较小的外墙扶壁柱内外侧的主筋也都需要进行适当加固来保持地下室结构的稳定性。在针对地下室的外墙进行设计的时候需要对裂缝的宽度进行计算，宽度不得超过0.2毫米，并且不可以贯通。
五、建筑地下室结底板的优化设计
底板除了满足受力提出的要求之外，还需要满足地下室防水以及抗渗要求。所以说地下室的底板厚度以及配筋等需要经得起考验，不可以太小。通常来说地下室中底板的设计厚度在40-60厘米，配筋率在0.25%左右。在地下室中底板标高变化出应该根据实际情况来设置梁，梁宽不可以低于底板的厚度。在地下室结构中桩箱以及桩筏基础的底板同时也是桩的承台，所以就必须要同时满足冲切以及局部的受压需求。
六、建筑地下室結构的抗浮设计、抗渗控制优化设计
建筑的地下室结构设计中，要注意的是只有地下室部分以及地面上楼层不多的时候进行抗浮计算，在使用桩基的时候就需要对桩体的抗拔承载力进行计算。底板以及覆土其自身的重量对于地下室结构来说是有力的，根据有关荷载技术规范中的要求在对荷载强度进行计算的时候荷载分项系数应该取值为0.1。在对抗浮进行计算的时候，荷载分项技术应该取为0.9.在对地下室抗浮设计中需要考虑到的重要数据就是建筑物所在位置的地下水位以及变幅，但是在实际设计过程中往往只会参考到极限状态下的数据，这就可能导致对于施工的过程以及汛期的重视不够导致出现施工过程中抗浮达不到技术标准而出现安全隐患。实际上，地下室面积较大的话，其上部可能会建有多层地下室以及低层建筑，也可能在地下室的部分上方区域没有建设建筑物，同时因为地下室面积很大以及形状不够规则所以比较难以处理抗浮问题，这就需要结合实际情况遵照技术规范来进行细致的分析。除此之外，针对地下室的斜坡道也需要进行抗浮验算，在主体连接的地方需要做特殊处理。在针对地下室的设计中起终点除了受力之外，抗渗也是其需要重点关注的对象。
七、建筑物结构的防裂优化设计
要防止地下室裂缝，采取的主要措施：补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。
八、结语
建筑的地下室结构的优化设计中，不要把建筑物的结构主体生硬的拆分成基础以及梁板等独立的部分，要在优化结构设计中，发挥建筑物的整体配合的基础上进行分析。在建筑中钢筋和混凝土也都是互相影响的。还要整体的考虑到多方面的因素，以确定更为合适的方式。
参考文献：
[1]冯雪；高层建筑地下室结构设计分析[J]；民营科技；2011年07期
[2]周凤兴；浅谈高层建筑地下室设计及处理方法[J]；今日科苑；2010年10期
[3]李鹏；；关于地下室外墙结构设计的分析[J]；四川建筑；2011年05期