地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與成本控制

付利芳 熊皓

摘要：在建筑工程中，地下室結(jié)構(gòu)質(zhì)量會直接影響地上工程的牢固度和穩(wěn)定性，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計同時也能對施工起到指導(dǎo)作用，設(shè)計質(zhì)量關(guān)乎整體施工效果.因此，設(shè)計人員要重點(diǎn)關(guān)注地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高設(shè)計水平，完善地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)揮成本管控作用。

關(guān)鍵詞：地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計;成本;合理控制

引言

當(dāng)前，建筑技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，地下室工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)和焦點(diǎn)，也是整個建筑工程設(shè)計過程中比較困難的一個環(huán)節(jié)。對相關(guān)設(shè)計人員來說，必須對地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)劃，降低成本造價的同時不斷提高整體建筑的質(zhì)量。

1地下室結(jié)構(gòu)工程成本管理的現(xiàn)狀及重要性

在整個建筑工程設(shè)計過程中，很多開發(fā)商只注重項目的總體設(shè)計方案和戶型設(shè)計方案，而對地下室的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計重視不夠。只有在施工圖階段才能真正確認(rèn)設(shè)計方案是否合理，這就導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)工程造價管理往往被忽視，無法有效實(shí)施。與地上建筑相比，地下室屬于單一投入，如果僅僅依靠銷售地下車庫車位來彌補(bǔ)成本，顯然不是正確的處理策略。隨著現(xiàn)金流效率的降低，市場競爭日趨激烈。只有不斷提高工程項目的利潤率，才能有效提高市場競爭力。

2地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

某多層建筑的底層為三層結(jié)構(gòu)，每層建筑面積為22，800平方米。在地下一層有一個控制室，其余的二三層則用于車庫。在地下室中還有一個人防區(qū)域，面積約為8800平方米。

2.1施工方案

地下室建設(shè)已成為建筑業(yè)垂直空間管理的重要領(lǐng)域。因此制定計劃時必須注意可行性，在設(shè)計建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時不可避免地會出現(xiàn)一些不足。因此，有必要采用科學(xué)的方法來定義設(shè)計中的各種指標(biāo)，包括控制設(shè)計目標(biāo)的指標(biāo)，控制設(shè)計過程的指標(biāo)等。使用度量來表達(dá)和量化設(shè)計元素，以達(dá)到設(shè)計效果以及合理地利用有限的地下室空間。

2.2荷載取值

除了結(jié)構(gòu)上的恒定荷載和地下室結(jié)構(gòu)上的動態(tài)荷載外，還存在一些常規(guī)的荷載。例如來自基礎(chǔ)底板和外墻地面上的地下水壓力的荷載;來自地面土壤壓力的荷載以及消防車在地下室頂部的負(fù)載。而且由于上述荷載值通常非常大，因此，這些荷載的大小也對結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生非常重要的影響。設(shè)計不僅必須符合安全要求，而且必須經(jīng)濟(jì)合理，同時也不能太過保守。

2.3樓板的選擇

目前，連續(xù)多跨樓板的設(shè)計方法有兩種：彈性和塑性。在中國各行各業(yè)的民用和工業(yè)建筑設(shè)計院中，由于項目類型的不同，其工作量也有很大差異。例如，在工業(yè)項目的鋼鐵廠中，活載荷的使用和維護(hù)與民用的傳統(tǒng)地板上的活載荷有很大不同。因此，目前，國家設(shè)計院根據(jù)行業(yè)的負(fù)荷特性，采用各種方法來計算彈性或塑性元件。在傳統(tǒng)的民用建筑中，塑性樓板被廣泛使用，并且經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗，已證明使用塑性的設(shè)計方法是可能的，同時也節(jié)省了鋼筋量。

2.4抗震等級

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使用不同的抗震級別和相關(guān)的地震測量對成本控制具有非常重要的影響。因此，地下結(jié)構(gòu)的抗震等級必須嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)氐目拐鹨?guī)則規(guī)范。當(dāng)?shù)叵率业捻敯逵米魃喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌入式部分，在這種情況下，地基的抗震水平必須與上層建筑的抗震水平相同?？拐鸾Y(jié)構(gòu)測量的地震等級可以降低一級，但不應(yīng)低于第四等級。如果一些地下室無上部結(jié)構(gòu)的話，抗震結(jié)構(gòu)等級測量可以根據(jù)第三或第四等級的具體條件來使用抗震等級，地震等級不應(yīng)任意增加。

2.5鋼筋連接

鋼筋的連接可分為搭接，機(jī)械連接和焊接。在工程實(shí)踐中，搭接接頭的設(shè)計是實(shí)用的，通常不涉及人為錯誤（例如焊接或機(jī)械接頭）的可能性。這是加固鋼縫的最佳方法，但其缺點(diǎn)也很明顯。同時，當(dāng)鋼筋的直徑較大時，所需的搭接長度也非常顯著，并且還必須設(shè)計搭接長度范圍內(nèi)構(gòu)件的箍筋，從而接頭連接的鋼材消耗量就相對較大，這是不經(jīng)濟(jì)的。而機(jī)械連接和焊接的成本相對較低，實(shí)際上，手工焊接需要現(xiàn)場使用更先進(jìn)的技術(shù)。必須掌握成熟的機(jī)械控制技術(shù)保證其質(zhì)量，保證質(zhì)量和性能的相對穩(wěn)定。

2.6地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（1）科學(xué)的地下室設(shè)計。如果地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，將會影響其抗震性能。一般來說，地下室地板應(yīng)高于外部地板，總高度可以從外部地板計算而無須計算層數(shù)。地下室墻柱和上部結(jié)構(gòu)的墻柱必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一。如果天花板的內(nèi)表面和外表面的高度超過了橫梁的高度范圍，則會形成臺階層。在這一點(diǎn)上，有必要采取有效措施。如果地下室地板沒有托梁地板，則不能將其用作上層建筑的一部分。計算結(jié)構(gòu)時，必須向下計算，直到到達(dá)地下室或地面為止。

（2）加強(qiáng)抗浮性和抗?jié)B透性。地下水位的變化將極大地影響地下土壤。地下室抗浮指數(shù)的主要基準(zhǔn)是地下水位的變化范圍。在設(shè)計防浮基座時，應(yīng)考慮基座的總使用極限，以避免在地下室施工過程中因抗浮作用不足而引起的局部損壞。在建造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，澆筑后使用膠帶作為在短時間內(nèi)消除與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度的技術(shù)措施，可以有效改善地下室的防水性。

3控制地下室結(jié)構(gòu)成本的有效方法

3.1地下車庫的成本控制

通常而言，地下車庫屬于不可售出的面積，地下車庫的面積越大，意味著需要投入的資金量就越大，這就需要合理控制可出售的面積與建設(shè)總建筑面積的比率，如果比值超過規(guī)定值，就會影響經(jīng)濟(jì)效益。所以，地下車庫面積越小越好，可以降低成本。另外，要合理控制地下車庫的車位配比，車位的配比越低，投入的成本也就越低。車位配比需控制在0.85，車位配比越大，意味著成本增加越多。所以，在設(shè)計地下車庫時，每個車位的面積都要合理控制。通常地下車庫鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)跨度大約為8m，按照3個小車位的柱距設(shè)計，柱網(wǎng)需要控制在8～8.2m之間，保持車位通道垂直，車位的布置緊湊，且不會影響車輛通行。

3.2地下室深度的成本控制措施

地下室深度的設(shè)計主要是指層高和層數(shù)，與土方開挖量和運(yùn)輸量都有直接關(guān)系，涉及的成本包括基坑圍護(hù)面積所投入的資金量、地下室的底板和側(cè)壁配筋方面的投入資金量、抗拔樁和抗浮錨桿費(fèi)用等。地下室的深度越淺，就越容易控制造價。如果工程項目占地面積大，設(shè)置一層地下室要比二層地下室更節(jié)約成本。二層地下室由于豎向布置采用的方法不同，投入的資金量也存在差別。投入的資金量與地下一層面積和地下二層面積成反比。如果地下一層面積超過地下二層面積，超出的量越多，投入的資金量就越少。造價最底一層的占地面積達(dá)到最小值，投入的資金量也意味著最少。地下室層高與工程造價成正比，層高每降低100mm，投入資金就減少1%。所以，較為經(jīng)濟(jì)的建筑地下室會將層高控制在3.6m以內(nèi)。要對地下室的層高有效控制：（1）合理選用樓蓋體系，將結(jié)構(gòu)梁高控制在合理范圍內(nèi)。（2）合理布置各個專業(yè)設(shè)備的管線和管網(wǎng)，進(jìn)行分析并不斷優(yōu)化，這樣可節(jié)省至少200mm的空間。（3）對地下車庫進(jìn)行自然通風(fēng)排煙設(shè)計，這樣，地下室安裝的機(jī)械通風(fēng)排煙設(shè)備就會減少，有效高度可以減低大約400mm，投入的資金量大大減少，從而有效控制成本。

3.3人防面積的成本控制

人防面積有規(guī)定的指標(biāo)，不能隨意作出調(diào)整，如果必須調(diào)整，調(diào)整的數(shù)量很局限。人防地下室面積是硬性指標(biāo)，不能多建，與非人防地下室投入的資金相比，人防地下室投入的資金量較多，通常每平方米600元。所以，要想控制人防面積的成本，可減少最底層投入的資金量。

3.4覆土厚度的有效成本控制

地下室頂板的覆土厚度平均每增加100mm，地下室平均每平方米的成本就會增加10元。通常而言，地下如果為車庫，頂板覆土的厚度不能超過1.2m。這是由于覆土的厚度增加，結(jié)構(gòu)荷載就會相應(yīng)增加，處于相同柱網(wǎng)的情況下，梁越高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就會越大，投入的資金也會越多。所以，適當(dāng)降低覆土厚度可減少資金投入量。

結(jié)束語

在設(shè)計建筑物的地下室結(jié)構(gòu)時，設(shè)計師必須充分考慮各種影響因素。通常，建筑物地下部分中包含的混凝土和鋼材的數(shù)量相對較大，約占總成本的40%～60%。因此，為了有效降低施工成本，避免浪費(fèi)，應(yīng)采用科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既可以有效提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性，又可以有效降低成本，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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