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摘要：建筑业的快速发展，使高层建筑拥有良好发展前景，其涉及范围逐渐延伸于地下建筑。由于高层建筑对地基质量提出的要求较高，加之地下室是整个建筑的基础条件，因此，应保证地下室真正发挥自身功能的前提下，对其压力荷载情况进行充分考虑。所以，在对高层建筑地下室结构进行设计时，应对其进行全面分析，确保平面和外墙等部位质量得到有效提高。本文就从高层建筑结构中地下室的结构设计展开分析。
关键词：高层建筑结构；地下室；结构设计
1、高层建筑地下室概述
地下室是高层建筑的重要组成部分，可以形象得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。四周回填土很好地约束住地下室，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。高层建筑地下室一般都具有有一定的埋深，这点对抗震是有利的。有相关研究结果表明，有地下室的建筑上部结构地震反应比无地下室的低20-30％。随着地下室层数和埋深的增加，建筑物的整体刚度增大，自震周期减小，在水平力作用下的位移减小。地下室的埋深时需综合考虑建筑物的基础形式、建筑物高度、地下室功能、抗震设防烈度和抗震等级及满足建筑物稳定的侧限要求等条件。
2、高层建筑地下室设计的必要性
2.1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。
2.2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。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。
2.3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。
3、高层建筑地下室结构设计相关问题分析
3.1地下室外墙存在的问题
3.1.1荷载力问题
地下室外墙承载着来自高层建筑各个方面的荷载力，如竖向、水平荷载力。在地下室外墙结构设计过程中，其竖向荷载力对高层建筑的地下室影响较小，起控制作用的主要是水平荷载力。因此，一般情况下，地下室外墙的墙体配筋设计时可只针对水平方向的荷载力进行分析，而忽视竖向荷载力。在实际的地下室外墙结构设计环节中，除去地下水产生的荷载，静止土压力占了主要部分，静止土压力系数因此显得特别重要，应利用实验对其进行确定，如无法开展实验工作，一般可将黏土值控制在0.34至0.45范围内，黏性土值控制在0.5至0.7范围内。
3.1.2墙体配筋问题
在地下室中，临空墙、顶板、外墙等各部位的相较位置需要承受重要的作用力，故其配筋的设计需要特别注重，在地下室外墙墙体配筋时，应注意竖向钢筋与侧墙与顶板的有效连接。一般来说，常规的计算原则为：对水、土荷载进行准确计算后，按照单向板进行构件设计。在地下室外墙墙体配筋计算过程中，应合理考虑楼板、垂直与地下室外墙的内墙等对地下室外墙的支顶作用，同时，由于扶壁柱一般有效高度有限，切忌不可因为地下室扶壁柱的存在而采用双向板进行计算，只有合理考虑构件的边界条件，方可做出合理的分析和计算。当边界条件及荷载确定好后，则可通过简化后的计算模型对外墙进行内力计算，并根据内力结果对外墙进行配筋，配筋应满足国家规范规程对配筋率的限制，保证配筋经济、安全。
3.2地下室顶板设计存在的问题
地下室顶板是高层建筑水平方向的主要约束构件，因此，对其实际厚度有着严格要求，正常情况下，地下室顶板的厚度在16cm以上，若作为人防使用的地下室，其顶板的厚度应根据实际情况进行确定。在《建筑抗震设计规范》中，若需要地下室顶板作为高层建筑的上部结构的嵌固端，其厚度应不小于18cm，另外，规范对于楼板的配筋率也有着具体规定。应该理解的一点是，规范对作为嵌固端的地下室顶板要求，应该是一个构造嵌固端的概念，即构造上的要求，与结构分析计算时是否考虑以地下室顶板为嵌固端没有必然的联系。因为此嵌固作用是客观存在的，不因认为的假定而发生变化。这点作为概念非常关键，但实际设计中经常被忽略或错误理解。
3.3地下室抗震问题
在高层建筑设计时也应注意地下室结构设计中抗震性能，尤其应确保地下室负一层的性能和地上部分相匹配。而根据震害的研究表明，地下室本身在地震中所受损害较小，故地下二层开始，可以考虑将抗震性能作一定的放松，以此提高整体结构设计的经济性。想要强化建筑的抗震性能，顶板设计一定要符合实际需求进行，如果地下室的顶板选择无梁楼盖，就应对其进行谨慎的处理，从而保障高层建筑上部结构能得到强度和刚度上的有效嵌固。
3.4地下室防水问题
在高层建筑地下室结构设计环节中，防水功能是地下室设计的关键因素，是保障地下室能正常使用的重要前提，因此，关于地下室防水问题需进行高度关注。而在实际的地下室结构中，经常出现防水设计的缺陷，甚至在某些高层建筑中，出现地下室积水的状况，很容易会促使钢筋混凝土长期处于积水浸泡的状态，对高层建筑整体结构的安全性产生极大威胁。
因此，想要更好地解决高层建筑地下室防水问题，需在地下室结构设计过程中，对其施工质量、性质以及重要性等多个方面的防水要求有着严格定位，其中在具体的地下室结构设计环节中，应注重以下两点关于防水问题的控制：地下室整体结构的防水等级与地下室内细微结构的防水等级，又可称为节点防水。前者的防水功能主要利用地下室结构的自主防水性能，即防水性混凝土的使用，其中防水性混凝土分为：普通防水性混凝土、膨胀水泥防水性混凝土以及外加剂防水性混凝土。后者要求对地下室内的变形缝、施工缝与后浇带的防水薄弱环节有着严格要求，如止水带与企口缝的运用。
结束语
随着城市化建设脚步的加快，为了有效地提高土地的利用率，高层建筑如雨后春笋般走进人们视野，从而使高层建筑的施工质量与安全问题受到人们的高度关注。同时地下室又是高层建筑的核心部分，其在结构设计方面的质量与安全问题更是尤为重要。因此，在进行高层建筑地下室结构设计环节时，应按照合理、适用以及安全的原则，实现高层建筑的现代化建设。
参考文献：
[1]章耘芸，任绅祥.高层建筑超长地下室结构设计若干问题[J].魅力中国，2014.
[2]宋国帅，李轲.高层建筑地下室结构设计常见问题分析[J].建筑工程技术与设计.2014.