綠地杭州灣38#地下室結(jié)構(gòu)方案與成本控制

李瑞

（上海結(jié)宇建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200335）

1 工程概況

綠地杭州灣38#項(xiàng)目位于寧波杭州灣新區(qū)濱海新城，北臨濱海七路，南臨濱海六路，西側(cè)是金源大道。地塊整體功能是高檔住宅小區(qū)；地上包括6棟18層住宅，1棟20層，3棟27層住宅，19棟4層疊排別墅；通過一層地下車庫連在一起，地下建筑面積59754m2。地下室頂板由于需要作為上部各塔樓的嵌固端，應(yīng)滿足嵌固端的構(gòu)造要求等原因，使得地下室的單價(jià)高于地上單體，這個(gè)項(xiàng)目中地下室的面積較大，地下室的造價(jià)也在整個(gè)項(xiàng)目中占有很大的比例。為了降低地下室的成本，在確保建筑功能和結(jié)構(gòu)安全的前提下，分別考慮不同形式結(jié)構(gòu)的頂板和底板，按照混凝土用量、鋼筋用量、模板量進(jìn)行綜合比選，選擇最合適的結(jié)構(gòu)方案。圖1為地下一層建筑圖（局部典型位置），主樓外地庫X向典型柱跨為7.9m，Y向典型柱跨為5.3m、6.6m（間隔）。

圖1 地下一層建筑圖（局部典型位置）

該工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)周期為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。建筑抗震設(shè)防類別為丙類。地震抗震設(shè)防烈度為6度（0.05g），設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期為0.55s，阻尼比為0.05[1]。地下車庫剖面見圖2。

圖2 地下車庫剖面

2 結(jié)構(gòu)形式及方案比選

2.1 樓蓋結(jié)構(gòu)方案比選

針對(duì)圖1典型柱跨（7.9m×5.3m/6.6m），地下室頂板樓蓋一般有以下幾種形式：主梁大板、十字梁、無梁樓蓋等；因該工程地下室頂板需作為嵌固端，排除無梁樓蓋形式。根據(jù)跨度和荷載水平選擇以下幾種進(jìn)行比對(duì)（圖3）。

圖3 樓蓋方案

該工程樓蓋設(shè)計(jì)參數(shù)：恒荷載22.6kN/m2（不包括樓板自重），活荷載5kN/m2（僅考慮施工荷載，不考慮消防車荷載），抗震等級(jí)為四級(jí)。利用YJK軟件對(duì)上述六種樓蓋形式分別建模計(jì)算。為了保證比對(duì)的合理性，所有樓蓋形式的混凝土均采用C30，鋼筋均采用HRB400，梁配筋率取1.2%～1.5%之間。從混凝土用量、鋼筋用量、模板用量三方面綜合計(jì)算土建成本，按照寧波當(dāng)?shù)噩F(xiàn)時(shí)建材價(jià)格計(jì)算得出樓蓋單位面積成本 （鋼筋HRB400∶4000元/t，混凝土C30∶450元/m3，模板45元/m2）。 比對(duì)結(jié)果見表1。

表1 頂板各樓蓋方案比對(duì)結(jié)果

由表1可知：就單位面積造價(jià)而言，板厚越小造價(jià)越省，頂板板厚250的大板樓蓋比板厚300節(jié)省約2%；頂板板厚200的樓蓋比板厚300的大板節(jié)省約2.5%～6%。當(dāng)板厚相同時(shí)，板厚200的單次梁和雙次梁均比板厚200的大板造價(jià)節(jié)??；計(jì)算結(jié)果顯示大板板頂裂縫寬度接近0.2mm，板配筋量大大增加，當(dāng)增加了中間次梁后，雖然混凝土用量增加了9%，模板用量增加了12%，但鋼筋用量減小了12%，總體算來還是節(jié)省了約2%。說明在此荷載、此跨度下200大板體系板厚偏薄，需要加厚樓板或減小板跨。

2.2 基礎(chǔ)底板方案比選

基礎(chǔ)工程的造價(jià)約為工程總造價(jià)的10%～30%，基礎(chǔ)工期約占工程總工期的20%～30%。選擇合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式對(duì)于降低工程總造價(jià)具有較大的意義。該工程根據(jù)地勘報(bào)告，抗浮水位為-2.5m，地庫底板頂標(biāo)高為-4.85m；頂板頂覆土1.2m，地庫自重不滿足抗浮要求，且地庫地土層為軟弱土層，柱下需設(shè)置樁基兼做抗拔樁。

地庫基礎(chǔ)成本主要由樁基成本與底板成本構(gòu)成；由于地庫的荷載基本確定，樁基數(shù)量基本確定，樁基成本也就基本確定了，而基礎(chǔ)底板厚度對(duì)于基礎(chǔ)成本影響較大。把基礎(chǔ)底板當(dāng)成無梁樓蓋進(jìn)行反算，荷載按水浮力減去基礎(chǔ)底板自重得到的荷載 （按恒載考慮）加到無梁樓蓋上，承臺(tái)按無梁樓蓋的托板計(jì)算（pkpm slab軟件）。按典型柱跨對(duì)基礎(chǔ)底板板厚分別350mm、300mm、250mm（圖4）進(jìn)行比對(duì)，從混凝土用量、鋼筋用量?jī)煞矫婢C合計(jì)算底板土建成本，按照寧波當(dāng)?shù)噩F(xiàn)時(shí)建材價(jià)格計(jì)算底板單位面積成本（鋼筋HRB400：4000元/t，混凝土C35∶460元/m3）。 統(tǒng)計(jì)各種板厚混凝土用量和鋼筋用量，比對(duì)結(jié)果見表2。

表2 底板各方案比對(duì)結(jié)果

由表2可知，在此跨度和水浮力作用下，基礎(chǔ)底板適當(dāng)減小，可降低成本。采用基礎(chǔ)底板250+承臺(tái)時(shí)可比350+承臺(tái)的方案節(jié)省約19%。根據(jù)徐曉紅等的論文[2]，當(dāng)跨度增大，水浮力增大時(shí)需要采用適中的厚度才能在保證安全的前提下，較好地控制成本，板厚加厚或減薄都會(huì)造成浪費(fèi)。

2.3 外墻設(shè)計(jì)

地下室外墻設(shè)計(jì)時(shí)，荷載種類較多，除自重和活荷載外還有水壓力、土壓力、消防車荷載等。其中水壓力的取值（如取不同水位時(shí)）對(duì)外墻設(shè)計(jì)計(jì)算差別較大，如采用抗浮水位或最高水位時(shí)，可能比采用穩(wěn)定水位計(jì)算大較多，不經(jīng)濟(jì)；改用穩(wěn)定水位計(jì)算即可保證安全，又可控制結(jié)構(gòu)成本。該工程地勘報(bào)告中穩(wěn)定水位約為-3.8m，抗浮水位為-2.5m。按穩(wěn)定水位計(jì)算時(shí)外墻根部水壓力標(biāo)準(zhǔn)值為10.5kPa，比按抗浮水位計(jì)算的23.5kPa，減小了50%。

圖4 底板方案

消防車荷載取值，通?？倛D上有消防車行走路線，按在消防車行走路線范圍內(nèi)考慮其荷載，其余外墻不考慮此荷載。該工程靠近消防車行走路線的地下室外墻僅占25%。當(dāng)考慮消防車荷載時(shí)活荷載為20kN/m2，是普通外墻活荷載的4倍。不考慮消防車荷載時(shí)計(jì)算外墻根部的側(cè)壓力設(shè)計(jì)值為（65.54kPa）比按消防車荷載考慮時(shí)（76.04kPa）小了14.8%。 另外考慮消防車荷載時(shí)，可僅考慮構(gòu)件的承載力，不考慮撓度和裂縫。不考慮裂縫時(shí)外墻外側(cè)縱筋需配1026 mm2/m，比考慮時(shí)（1232mm2/m）小了20%。

外墻計(jì)算裂縫時(shí)可根據(jù)規(guī)范[3]，當(dāng)保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度超過30mm時(shí)，可將厚度取為30mm計(jì)算裂縫的最大寬度，這樣可減小外墻的計(jì)算裂縫。

3 構(gòu)造措施

對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同的抗震等級(jí)以及相應(yīng)的抗震措施對(duì)成本影響非常大，按照抗規(guī)[1]：地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。該地庫在主體結(jié)構(gòu)以外的部位可按照四級(jí)抗震。

框架梁頂通長(zhǎng)筋在規(guī)范要求下可采用較小直徑的鋼筋。底部配置多根鋼筋時(shí)，可根據(jù)梁配筋包絡(luò)圖，選擇部分鋼筋在柱邊截?cái)?，不伸入柱?nèi)，既能節(jié)省鋼筋，又可避免梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋過密，防止影響施工質(zhì)量。該工程頂板采用方案c4部分鋼筋在柱邊截?cái)鄷r(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)鋼筋不截?cái)喙?jié)省了約1.7%。

頂板可采用較小的頂?shù)淄ㄩL(zhǎng)鋼筋 （滿足規(guī)范最小配筋率），支座處附加鋼筋的方式，以達(dá)到優(yōu)化樓板鋼筋的目的。底板鋼筋的錨固長(zhǎng)度取基本錨固長(zhǎng)度Lab[4]，不考慮抗震，可減小5%的錨固長(zhǎng)度。

另外還有采用輕質(zhì)建筑材料，輕質(zhì)填充墻等措施減小結(jié)構(gòu)荷載?？紤]梁柱重疊處重量，考慮梁柱剛域影響，減小結(jié)構(gòu)配筋。

4 結(jié)論

本文對(duì)綠地杭州灣38#地下室典型柱跨的地下室樓蓋分別按6種方案，從鋼筋、混凝土、模板3種材料的用量進(jìn)行成本分析，得出單次梁方案為最優(yōu)方案；對(duì)典型柱跨的地下室底板分別按3種方案，從鋼筋、混凝土2種材料的用量進(jìn)行成本分析，得出板厚250+承臺(tái)的方案為最優(yōu)方案。并從外墻設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施等方面綜合考慮，控制地下室工程成本。為同類工程提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參考。

[1]GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010．

[2]徐曉紅，劉國光，徐有華.某地下室的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性比較[J].浙江建筑，2011，28（5）：23-26．

[3]GB/T 50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范：[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[4]GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010．