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作用
高层建筑地下室是高层建筑的重要组成部分。可以认为是高层建筑与底盘连接的嵌入式的锚固体，为高层建筑提供结构稳定和安全保证。四周回填土的侧向约束限制了地下室的变位，进而增加了塔楼结构的刚度，减少了塔楼的自震周期和位移。
高层建筑地下结构设计是一个复杂的过程，地下室与基础设计的合理与否直接影响高层建筑的正常使用与造价，因此，设计时既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗震抗渗的特殊要求。
2.高层建筑地下室结构设计需遵循的基本原则
2.1地下室结构基础设计要合理
高层建筑地下室结构设计时，在基础设计过程中，要结合建筑所处地质、地理环境进行。要分析地下室周边环境对地下室结构的影响及对地下室施工条件的影响，综合考虑各项因素后，选择最合适、最科学的设计方案。
2.2地下室结构计算简图的选择要合理
计算简图是高层建筑地下室结构设计的重要基础，一旦计算简图选择不合理，容易导致高层建筑地下室结构设计缺乏科学依据，容易导致建筑质量事故或安全事故的发生。
2.3结构设计方案的合理性
进行高层建筑地下室结构设计时，要充分考虑高层建筑的自身特点，合理选择高层建筑地下室结构形式，确保设计方案的最优化。设计过程中，要结合施工条件、施工环境、设计需求及施工材料等因素，综合进行分析，从而形成最佳设计方案。
3.高层建筑的地下室结构设计
3.1结构平面设计
在地下室的结构设计中，需要考虑的问题非常多，尤其是平面设计方面，不仅要考虑到防火的措施，同时对于管道的布置和排水工程都要有详细的设计方案。由于地下室需要承受的压力荷载较大，并且还要受到来自地下环境的影响，所以对平面设计提高了难度。其中的变形缝设计是平面设计中的重要内容，为了减少建筑施工后由于温度和施工材料等因素而产生的变形，要做好变形缝处理。但是在地下室的变形缝设置对于防水工程有所影响，所以一般很少会设置变形缝。为了获得相同的效果，可以设置后浇带、地上设缝或者是混凝外加剂的方式来取代变形缝的功能。如果使用以上方法还无法解决问题，则需要从地下室的平面布局方面入手。可以将地下空间分割成若干个小的空间，然后在通道上设置变形缝，这种方法不仅减少了变形缝的数量，并且在受力方面也有所降低，减少事故的发生几率。
3.2地下室抗震设计
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中6.1.14地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：
3.2.1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%。
3.2.2结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
3.2.3地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：
①地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
②地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上；4地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
3.3地下室外墙的结构设计
地下室结构设计的重中之重是地下室外墙的设置，设计时以下几个问题需特别注意。
3.3.1静止土压力系数
根据试验确定静止土压力，当无法进行试验时，粘性土可取0.5～0.7，砂土可取0.34～0.45。
3.3.2荷载
地下室外墙的荷载包括水平荷载和竖向荷载两部分。水平荷载一般是效静荷载主要包括：侧向土压力、地面荷载和人防等。竖向荷载则由地下室本身的重量及楼层的传重。在实际应用中，竖向载荷和风载荷以及地震产生的力是难以控制的。墙体配筋则是由垂直于墙面的水平载荷形成的弯矩决定的，并且竖向载荷的压弯作用一般不予考虑。
3.3.3地下室外墙的配筋计算
实际设计应用时，在带扶壁柱的外墙配筋计算方法是按双向板计算配筋。扶壁柱不是按外墙双向板传递荷载算其配筋，而是根据地下室结构的整体电算分析结果来配筋。这样设计会使外墙竖向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墙的水平分布筋过多。
在计算地下室外墙的配筋时，除了垂直于外墙方向部分有钢筋混凝土，内隔墙之间有相连的外墙板块或者扶壁柱横截面积较大的外墙板块需要用双向板计算之外，其他形式的外墙通常都按竖向单向板计算配筋。竖向载荷小的外墙扶壁柱，无论是外墙转角处还是内外侧的主筋部分都需做适当的加强。
3.4抗浮和抗渗的设计
由于地下水位的变幅和地面种植浇灌水的影响，在进行地下室设计的过程中要全面考虑抗浮和抗渗因素，一旦抗浮和抗渗设计没有得到良好的进行，将会直接影响到高层民用建筑的质量。
3.4.1抗浮设计
抗浮设计主要分为局部抗浮和整体抗浮两种，结合若干抗浮桩与抗浮锚杆的实际工程经验发现，目前地下室抗浮设计主要面临着地下水浮力计算理论不成熟、地勘报告不精准等问题。
3.4.2抗渗设计
在进行地下室的设计过程中，还应考虑地下水位变幅和施工技术等方面的因素所造成的抗渗问题，建筑结构抗渗问题直接威胁高层民用建筑的使用寿命。因此，在设计过程中，要对影响抗渗的因素做一个全面考量。设计时可采用外加膨胀剂、设置伸缩后浇带、加入合成纤维等方法予以控制。
结束语：地下室是高层建筑中的重要组成部分，其结构设计的质量对于整个建筑的质量具有重要的影响，其不仅需要承受来自上部的压力荷载，同时还需要承受地下环境的影响。在地下室的结构设计中，需要全面的考虑问题，不仅要考虑到地下室使用功能的正常发挥，同时还要在抗震性、抗渗性以及通风排水方面的设计，提高地下室结构设计的质量。
参考文献
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