基于對地下室底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計分析

周照

（廣東省建科建筑設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510000）

0 前言

在現(xiàn)代建筑設(shè)計過程中，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計對地下室底板結(jié)構(gòu)施工有重要的作用，也能夠在最大程度上提升施工質(zhì)量。而隨著現(xiàn)代建筑質(zhì)量需求逐漸提升，要求地下室底板結(jié)構(gòu)施工過程中，應(yīng)該做好結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，從結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)承載能力以及結(jié)構(gòu)主體性能等多個角度上完成對地下室底板結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，對于地下室底板結(jié)構(gòu)的后期施工也有重要的作用。

1 地下室底板結(jié)構(gòu)概述

地下室底板結(jié)構(gòu)是地下室主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分。地下室是指建筑物的下部空間，一般由墻、底板、頂板、門、窗和樓梯等部分組成。按埋入地下的深度分為全地下室和半地下室。全地下室是指房間地平面低于室外地平面的高度超過該房間凈高的1/2的地下室。底板結(jié)構(gòu)作為地下室的主要結(jié)構(gòu)，其主要起到承載作用。對于整個建筑的施工穩(wěn)定性有重要的作用。當(dāng)前，隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，對于地下室的建筑設(shè)計越來越重視，在進(jìn)行地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，相關(guān)專家也提出了針對地下室底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，其中專家提出利用平衡原理討論三層地下室底板優(yōu)化。從而對地下室底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計，最大程度上提升設(shè)計效果。

2 案例概況

本次項目研究過程中，針對XX 建筑的地下室底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計分析，確保底板符合實際的建筑標(biāo)準(zhǔn)，以下是對XX 建筑的實際情況分析。

（1）本次項目研究的XX 建筑工程為XX 辦公樓建筑工程施工，在進(jìn)行工程施工過程中，其總計包括地上31 層建筑，其中地下包括4 層建筑，施工建筑總高度達(dá)到121m、整體建筑結(jié)構(gòu)為正矩形結(jié)構(gòu)。設(shè)計整個地下室地面面積為2010m2、地下室豎直高度為14.9m。

（2）在進(jìn)行地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，包括對地下室底板地基基礎(chǔ)情況進(jìn)行分析，確保地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)用合理，提升結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果，表1 為地下室地基情況分析。

表1 XX 建筑地下室地基狀況分析

3 案例優(yōu)化設(shè)計

3.1 地下室底板原結(jié)構(gòu)分析

在本次地下室底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析過程中，針對地下室底板原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，根據(jù)原結(jié)構(gòu)以及原結(jié)構(gòu)中存在的問題，最大程度上提升地下室底板原結(jié)構(gòu)的技術(shù)分析。①在地下室原底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計過程中，確保其技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用更加合理。在其樁體加工中，其樁徑控制在1.2~2.2m 左右，樁長度7m，整個地下室設(shè)計樁數(shù)為131 根；②在地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中其板厚度設(shè)計為800mm 左右，確保其底板設(shè)計應(yīng)用更加合理，確保其設(shè)計更加合理，也能夠最大程度上提升底板設(shè)計效果。

3.2 原底板結(jié)構(gòu)存在的問題分析

在地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)原有的底板結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一定的問題，影響底板設(shè)計效果，不利于底板管控。其主要包括以下幾點問題，需要進(jìn)行解決和優(yōu)化。①原設(shè)計方案采用131根人工挖孔樁體，在其施工過程中，過多的樁體耗費(fèi)大量的混凝土材料以及鋼筋材料。從而造成了工程成本增加的問題；②本次地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計。其地基的主體結(jié)構(gòu)為巖石層。巖石層的主要承載力相對比較高，而設(shè)計采用人工挖孔樁樁體技術(shù)。樁體技術(shù)與實際的原底板結(jié)構(gòu)不相符，確保在最大程度上提升底板設(shè)計效果；③抗拔樁的樁長有限，很難起到抗拔作用；④底板厚度已達(dá)800mm，再布置線剛度不太大的基礎(chǔ)梁。受力不合理且無必要。綜合以上幾點問題，需要對XX 建筑的底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確保底板結(jié)構(gòu)應(yīng)用更加合理，最大程度上提升底板結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用效果，如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化后的基礎(chǔ)底板布置

3.3 地下室底板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，對于整個地下室結(jié)構(gòu)施工有非常重要的作用，一定程度上關(guān)系到地下室底板結(jié)構(gòu)的施工效果，確保技術(shù)的應(yīng)用更加合理。以下是對地下室底板優(yōu)化設(shè)計的要點分析。

3.3.1 基礎(chǔ)選型優(yōu)化

地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，針對基礎(chǔ)選型優(yōu)化非常關(guān)鍵，一定程度上關(guān)系到地下室的基礎(chǔ)選型設(shè)計應(yīng)用效果，確保其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用更加合理。也能夠最大程度上提升結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果。進(jìn)行地下室基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，包括對墻柱軸向力值進(jìn)行設(shè)計分析，要求其設(shè)計中應(yīng)該對其基礎(chǔ)形式進(jìn)行設(shè)計。①選型設(shè)計過程中，包括對天然層基礎(chǔ)條件進(jìn)行分析，要求進(jìn)行基礎(chǔ)層設(shè)計中，主要利用微風(fēng)化和中風(fēng)化巖作為持力層。增加整個底板的持力層穩(wěn)定性，對于后續(xù)的持力層設(shè)計應(yīng)用更加合理；②局部存在強(qiáng)風(fēng)化巖層的部位采用短墩基礎(chǔ)形式。以埋深較淺的微風(fēng)化巖作為持力層；③進(jìn)行設(shè)計過程中，其基礎(chǔ)形式也包括擴(kuò)展基礎(chǔ)層進(jìn)行項目設(shè)計應(yīng)用。要求在設(shè)計過程中，包括基礎(chǔ)底面積由墻柱軸向力和巖層承載力決定設(shè)計。做好基礎(chǔ)尺寸確定后，完成基礎(chǔ)選型優(yōu)化[1]。

3.3.2 地下室底板結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化

（1）總體底板方案設(shè)計。在地下室底板方案進(jìn)行設(shè)計過程中，主要完成方案設(shè)計。整個底板選擇應(yīng)用平板式方式作為主要的設(shè)計方式。板厚度設(shè)計為800mm。整體設(shè)計中，針對塔樓部位進(jìn)行設(shè)計，要求塔樓部位必須考慮整體抗浮，選擇應(yīng)用抗拔錨桿抗浮。另外，在地下室設(shè)計過程中，要求完成側(cè)墻外伸進(jìn)行綜合設(shè)計，其伸出長度為700mm?？拱五^桿是本次底板方案設(shè)計優(yōu)化的核心，在進(jìn)行綜合項目設(shè)計中，要求抗拔錨桿設(shè)計應(yīng)該遵守一定的原則，表2 為抗拔錨桿設(shè)計布置原則[2]。

表2 抗拔錨桿設(shè)計和布置原則

（2）本次進(jìn)行地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，本次項目設(shè)計中選擇應(yīng)用ETABS 軟件進(jìn)行底板結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計, 表3 為ETABS軟件的建模計算分析。

表3 ETABS 軟件的建模計算分析

通過實際底板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，而在現(xiàn)代建筑設(shè)計過程中，需要完成經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對比。后續(xù)的設(shè)計方案比原設(shè)計材料減少了混凝土401m3、鋼筋361t。套用預(yù)算定額，基礎(chǔ)及底板的造價差額為277 萬元。整個工藝優(yōu)化實現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)化，確保底板結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理[3]。

4 結(jié)語

本次地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，選擇應(yīng)用ETABS 軟件進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，最大程度上提升設(shè)計效果，確保地下室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用更加合理。