王忠
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摘要：居住建筑地下室设计要综合考虑地下结构、地上结构情况，整体来讲呈现复杂、难度系数大的特征。本文以某一类地下室结构设计为例，说明底部结构、楼盖结构等多个结构的设计方式，随后分析优化居住建筑地下室设计的方式。
关键词：居住建筑地下室；设计；优化
引言：居住建筑地下室结构设计是一项事无巨细的过程，需要统筹考虑建筑周围环境以及地上地下结构的具体情况。结合地下室设计的具体项目综合说明每项结构的设计路径、优化方式自然是很有必要。
一、地下室结构设计
1．基本概况。本处分析的居住建筑地下室结构采用不设缝方式，通过机械挖掘方式奠定灌注桩基础。在建筑地下室中采用独立柱式结构，通过添加防水板保证居住建筑地下室的防水性能。该居住建筑工程分为多期，在一期建筑地下室四周布置中，三个方面设置有混凝土挡土墙，另外一个方向设置有预留后浇带。地下室一层主要承担停车、人防等职责，另外与居住建筑有关的基础设备也设置在地下室一层中；在设置地下室顶板时要考虑职责带来的相应荷载，原则上地下室顶板能够承担来自于人工设施、基础设备带来的荷载。
2．底部结构设计。在居住建筑地下室底部结构中选择满堂结构，联系梁在其中起到建立不同基础联系的作用。在地下室的基础结构体系中包括底部结构以及梁结构，底部基础宽度约为5m，面积大约在27㎡。
底部结构设计要考虑到防御渗漏因素，通过对不同材料的评估保证底部结构材料的有效性，进而保障建筑地下室的结构的稳定。基础土层构造中多使用淤泥土质，对相对较重的荷载负担能力有限。因此需要采用其他技术手段提升基础层次的承载能力，从而提升对建筑地上结构的支撑力度。一般情况下基础结构的整体厚度要超过55mm。
钢筋也是底部结构中的重要因素，在设置钢筋时需要保证方向的一致性，进而提升基础结构的稳固程度。另外需要注意钢筋的使用数量，如果使用钢筋数量过多同样意味着地下室结构的不稳定。因此在建立底部结构时要注意计算的精确性，确定设计准确并具备较强的抗浮能力，一旦地下室结构遭遇较大规模水压冲击仍能够保持原有结构完整。具体设计以1.0作为抗浮系数的基准，如果抗浮能力偏离抗浮基准则需要适当采用拔桩技术。
3．楼盖结构设计。居住建筑地下室的楼盖结构包括两种类型，区别在于是否存在柱帽；在建立有柱帽楼盖结构时需要考虑到柱帽的基本尺寸因素，另外还要兼顾建筑自身的稳定性和承载能力；柱帽设计还需要考虑后的因素，通常情况下柱帽厚度与高度比控制在1:4为宜。平面方向尺寸要大于所在截面的宽度和高度，具体比例控制在4：1。
无梁楼盖主要采用配筋方式，根据无梁楼盖承载荷载方向的不同，分别选用柱上与跨中板带的配筋方式。
（1）柱上配筋方式。选择该配筋方式意味着需要确定钢筋延伸长度与每个隔板的净跨度比例，一般情况下该比例控制在0.2~0.3之间，并且在建立板底钢筋时要注意连接方法，基于保证连接精确度的目的，在连接中要尽量选择机械或自动连接方式，有效避免手动连接的意外情况，增强高板的抗打击能力。同时还要注意钢筋接头的位置，一般情况下不能出超过区隔板跨度的30%，此外要注意锚固的稳定性。
（2）跨中配筋方式。选择该配筋方式后需要注意全部板面钢筋的延伸效应，同时要注意延伸长度，一般要超过隔板跨度的22%。设计板底钢筋时要注意连续锚固以及布置方式的选择，最终保证钢筋固定在支座中的效果，另外还需要确定合理的延伸长度最小值。
4．外墙结构设计。
在设计居住建筑地下室外墙结构时要根据事先设计的简图，同时考虑地下室外墙结构的特殊性，保证外墙结构承受来自于各个方向的承载能力。
在设置地下室外墙等级时要充分考虑混凝土强度等级，钢筋之间要保证一定匹配度。预防裂缝是外墙结构设计的关键因素，因此要保证水平构造筋内部的单边配置含量，通常情况下单边配筋率应达到0.25%，此外每个水平筋的间距应当≤150mm。混凝土材料的选择要结合国家颁布的技术标准以及防渗能力等级，保证地下室外墙的防渗能力。
地下室外墙结构施工中要精确分析外墙结构的具体受力情况，以外墙设计品质为追求目标，通过对外墙设计过程的分析和处理保证外墙结构达到理想状态。设计外墙结构时一定要按照既定准则，外墙与土壤的接触程度以及保护层的厚度也是需要考虑的因素；保护层厚度原则上≥50mm，外墙与土壤要充分接触；钢筋设置方向在外墙内外侧各有不同，外侧为水平走向，内侧则为竖直走向。承载能力是判断外墙结构性能的重要因素，在保证混凝土材料强度的前提下落实成本控制因素。此外混凝土材料的强度应大小适宜，过大的混凝土强度则容易诱发居住建筑地下室外墙结构的裂缝现象，因此要注意后浇带的设计。
二、地下室设计优化
1．结构优化。在优化居住建筑地下室结构时可以从提升抗震性能、协调尺寸等方面入手；地下室高度应至少达到外地面高度的50%，同时要保证建筑地下结构与地上结构之间的协调性和一致性。尤其要注意室内外板面的标准高度，为避免错层现象发生，该高度原则上不应当超过梁高，因此要及时处理超过梁高的情况。梁板结构是居住建筑地下室上部必须使用的结构，在计算过程中则采用由上至下计算的方式，覆盖居住建筑地下室的楼层。但是针对地下室加强区域结构的计算要采用由下至上的方式。
对地下室结构的优化还可以从提升防渗漏能力角度入手，同时提升结构的抗浮能力。在提升性能时要结合居住建筑地下室所在周围环境的水位条件以及地下室自身的承载能力，在保证不突破地下室自身极限的情况下开展相关施工，保证地下室结构稳妥。因此在结构设计中灵活应用后浇带，发挥约束带在缓冲、释放约束力方面的作用，从而加大地下室结构抗浮性能并有效消除渗漏影响。
2．成本控制。在控制地下室深度时可以优化成本控制体系，在居住建筑地下室深度确定过程中要注意层高和层数的要求，在合理控制土石方开挖数量的同时控制其中的成本因素。由于每一项施工行为均需要资金投入，因此要注意对施工造价的控制。实际地下室设计中可以通过对深度的控制达到控制造价的效果。理论上地下室造价控制效果与深度呈反相关关系，因此在合理深度阈值内注意具体深度的选择。
具体来讲，每一米地下室对应着1%占比的工程造价，在地下室设计中通常将深度控制在3.5m左右，阈值范围在该水平上下10mm。控制层高时要注意楼盖体系以及管线管网的布局，在楼盖结构中合理控制梁高，保证梁高处于合理阈值区间；管线管网的布局则通过设备之间的间距体现，例如可以令相邻的设施间距200mm；另外还需要考虑到排烟设计效果，通常情况下高度在350mm左右，从而有效掌控各项设计的资金开销。
结束语：居住建筑地下室设计方案没有永恒的最优解，意味着设计人员需要在结构设计中综合考虑多种因素并积累经验，不断提升居住建筑地下室结构设计质量并达到理想质效。
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