魏秀軍

摘要：目前，隨著建筑技術(shù)的不斷創(chuàng)新及發(fā)展，地下室工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)及焦點(diǎn)，也是整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)環(huán)節(jié)。對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員來說，必須對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理、嚴(yán)密的規(guī)劃，降低成本，不斷提高整體建筑質(zhì)量。基于此，本文詳細(xì)探討了地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與成本控制。

關(guān)鍵詞：地下室;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);成本控制

隨著我國(guó)地下空間的不斷發(fā)展，地下工程的建設(shè)規(guī)模和數(shù)理呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。對(duì)于一些高層建筑工程，地下室的成本造價(jià)往往高于上部結(jié)構(gòu)。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)建筑的安全穩(wěn)定起著決定性的作用。在建筑工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及成本控制，從而有效提高整個(gè)建筑質(zhì)量。

一、地下室結(jié)構(gòu)選型

1、高層建筑地下室。當(dāng)前，公共高層建筑的規(guī)模較大，地下室多數(shù)用做商場(chǎng)、餐廳、汽車庫(kù)和設(shè)備機(jī)房等大空間房屋，有的最下層地下室為人防，柱距較大，采用一般梁板式樓蓋時(shí)，由于梁截面高度大，機(jī)電管道需在梁下通行，因此，層高多數(shù)在3.8～4.5m之間，機(jī)電設(shè)備用房還需另行考慮。當(dāng)有多層地下室時(shí)，地下層1頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，其余地下室如用做汽車庫(kù)采用無梁樓蓋時(shí)，層高可降低到3.3～3.4m。

2、地下車庫(kù)。目前，我國(guó)大中型城市的住宅區(qū)及部分公共建筑中，都將地下室作為與高層主樓實(shí)現(xiàn)不設(shè)永久縫連接的地下停車場(chǎng)，部分地下室上部為低層裙房，部分地下室頂部為綠化覆土層，通常這種地下停車場(chǎng)規(guī)模較大，長(zhǎng)寬均大數(shù)百米。

二、地下室結(jié)構(gòu)工程成本管理現(xiàn)狀及重要性

在建筑工程設(shè)計(jì)的全過程中，很多開發(fā)商只關(guān)注項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)方案和戶型設(shè)計(jì)方案等，對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)重視不夠。只有在施工圖階段才能真正確認(rèn)設(shè)計(jì)方案是否合理，從而導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)工程成本管理往往被忽略而無法有效實(shí)施。與地上建筑相比，地下室屬于單項(xiàng)投入，若僅靠銷售地下車庫(kù)中的停車位來彌補(bǔ)成本造價(jià)的付出，顯然不是正確的處理策略。隨著現(xiàn)金流效率的降低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，只有不斷提高工程項(xiàng)目利潤(rùn)率，才能有效提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

綜合分析地下室成本控制的影響因素，包括機(jī)電、建筑、結(jié)構(gòu)和總設(shè)計(jì)圖等，各方面不平行，相互影響，只有整合各專業(yè)資源，才能更好地控制地下室成本。地下室成本控制的重點(diǎn)是優(yōu)化地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)成本控制具有重要意義，只有采取合理方式，才能實(shí)現(xiàn)開源節(jié)流，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

三、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題及解決措施

1、抗浮問題。對(duì)一些地下面積大的高層建筑，塔式結(jié)構(gòu)的抗浮問題往往在后續(xù)使用中不會(huì)出現(xiàn)，但在地下室及裙房結(jié)構(gòu)中，抗浮不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況非常普遍。為有效解決這些問題，結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可從以下方面入手。

1）降水位抗浮。結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)適當(dāng)增加基坑底面設(shè)計(jì)標(biāo)高，從而有效降低抗浮水位。具體措施包括：①施工時(shí)盡量選用無梁樓蓋或?qū)挶饬簶巧w。一般情況下，寬扁梁截面高度應(yīng)盡量保持在1/16至1/22之間;采用寬扁梁能大幅降低地下室結(jié)構(gòu)的整體高度，從而降低抗浮水位。②一般來說，與“低板式”梁筏板基礎(chǔ)的覆土質(zhì)量相比，平板筏板基礎(chǔ)的質(zhì)量基本相同，但前者基礎(chǔ)高度遠(yuǎn)高于后者。因此，采用平筏基礎(chǔ)也能達(dá)到降低浮沉水位的目的。

2）提高地下室整體質(zhì)量。提高地下室整體質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)非常突出，包括：①若要適當(dāng)調(diào)整地下室主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深，提高地下室整體質(zhì)量，可間接完成施工，提高整體承載力。②提高地下室的整體質(zhì)量不僅是解決地下室抗浮問題最有效的途徑，也是最直接的解決辦法，但在使用中應(yīng)充分考慮地基土的承載力。若用這種方法來解決地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗浮問題，可從以下方面入手。首先，在不改變基坑底高的前提下，提高地下室整體質(zhì)量，增加屋面厚度，從而不需在地下室頂板大板間增加二次梁。一方面簡(jiǎn)化了施工工藝，另一方面有效地解決了抗浮問題。但這種方法也有一定局限性，因此在使用中必須結(jié)合實(shí)際情況。其次，改善地基配重，包括：a.低成本高密度填充材料在基礎(chǔ)頂面施工中的應(yīng)用;b.地基上填土厚度的增加;c.底板厚度增加。雖然這些措施能解決地下室抗浮問題，但也會(huì)增加地基埋深，間接增加地下室抗浮水位高度。因此，這取決于使用前的情況。

2、不均勻沉降問題。引起地下室結(jié)構(gòu)不均勻沉降的因素很多，包括施工因素、材料因素、后期管理保護(hù)因素。目前，解決地下室結(jié)構(gòu)不均勻沉降的有效措施有兩種。首先，選擇樁基礎(chǔ)作為主體結(jié)構(gòu)。這不僅能減少主體結(jié)構(gòu)的最終沉降，有效地改善地基的承載力，而且避免設(shè)置沉降及澆注帶后的各種問題。但由于其造價(jià)較高，該方法僅適用于超高層建筑的施工。其次，采用復(fù)合地基。較常見的方法是將CFG樁復(fù)合地基加到主體結(jié)構(gòu)中，在純地下室及裙房結(jié)構(gòu)中采用天然地基。

3、施工縫問題。在實(shí)際施工過程中，大多數(shù)施工單位在計(jì)算地下室外墻相關(guān)參數(shù)時(shí)，忽略了抗裂性能驗(yàn)算，造成滲漏、不符合施工規(guī)范要求等問題，主體結(jié)構(gòu)與地下室入口無預(yù)留沉降縫，后澆帶定位錯(cuò)誤，建筑物超過預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)無后澆帶，底板及地下室外墻結(jié)構(gòu)不科學(xué)等，地下室空間大，長(zhǎng)度長(zhǎng)，所以必須采取措施防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展?？刹扇〈胧┌ǎ孩僭黾邮湛s混凝土。在混凝土拌和過程中加入HEA、UEA等微膨脹劑，當(dāng)混凝土的實(shí)際膨脹值與最終收縮值之差超過混凝土的極限抗拉值時(shí)，結(jié)果表明，該方法能有效控制外墻裂縫。②增設(shè)后澆帶。后澆帶是保證混凝土早期內(nèi)約束力快速釋放的技術(shù)措施，在避免地下室外墻長(zhǎng)期變形縫方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了顯著效果。③增強(qiáng)鋼筋混凝土的抗拉能力。地下室外墻混凝土施工時(shí)，應(yīng)盡量選用抗變形鋼筋，并在邊墻加設(shè)水平溫度鋼筋。

四、地下室結(jié)構(gòu)成本的控制措施

1、地下車庫(kù)的成本控制。一般來說，地下車庫(kù)屬于不能出售的區(qū)域，地下車庫(kù)的面積越大，需要投入的資金就越多。因此，有必要合理控制可出售面積及建設(shè)總建筑面積的比率，若比值超過規(guī)定值，將影響經(jīng)濟(jì)效益。因此，地下車庫(kù)的面積越小越好，可降低成本。此外，還應(yīng)合理控制地下車庫(kù)的車位配比，車位配比越低，投入成本越低。車位配比應(yīng)控制在0.85，車位配比越大，成本增加越多。因此，在設(shè)計(jì)地下車庫(kù)時(shí)，應(yīng)合理控制每個(gè)車位的面積。

2、地下室深度造價(jià)控制措施。地下室設(shè)計(jì)深度主要是指地下室的高度及層數(shù)，直接關(guān)系到土方的開挖與運(yùn)輸。所涉及的費(fèi)用包括基坑圍護(hù)面積的投資額、投資于地下室底板與側(cè)墻加固的資金、提升樁與抗浮錨的成本等。地下室越淺，控制成本越容易。

地下室層高與工程造價(jià)成正比，當(dāng)樓高減少100mm時(shí)，投資減少1%。為有效控制地下室的層高：①合理選擇樓板體系，將結(jié)構(gòu)梁高度控制在合理范圍內(nèi)。②合理布置各種專業(yè)設(shè)備的管道及管網(wǎng)，進(jìn)行分析及不斷優(yōu)化，可節(jié)省至少200mm的空間。③這樣，地下室安裝的機(jī)械通風(fēng)與排煙設(shè)備將減少，有效高度可減少400mm左右，投資額將大幅減少，從而有效控制成本。

綜上所述，在建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者需綜合考慮各種因素。一般來說，建筑物地下部分的混凝土及鋼筋用量較大，約占總造價(jià)的40%～60%。因此，為有效降低結(jié)構(gòu)成本，避免浪費(fèi)，必須科學(xué)合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣不僅能有效提高建筑物安全性及穩(wěn)定性，而且能有效降低成本，從而為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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