綠地杭州灣38#地下室結構方案與成本控制

李瑞

（上海結宇建筑設計有限公司，上海 200335）

1 工程概況

綠地杭州灣38#項目位于寧波杭州灣新區濱海新城，北臨濱海七路，南臨濱海六路，西側是金源大道。地塊整體功能是高檔住宅小區；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，應滿足嵌固端的構造要求等原因，使得地下室的單價高于地上單體，這個項目中地下室的面積較大，地下室的造價也在整個項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構安全的前提下，分別考慮不同形式結構的頂板和底板，按照混凝土用量、鋼筋用量、模板量進行綜合比選，選擇最合適的結構方案。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）

該工程設計基準周期為50年，結構安全等級為二級。建筑抗震設防類別為丙類。地震抗震設防烈度為6度（0.05g），設計地震分組為第一組，場地類別為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 結構形式及方案比選

2.1 樓蓋結構方案比選

針對圖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。根據跨度和荷載水平選擇以下幾種進行比對（圖3）。

圖3 樓蓋方案

該工程樓蓋設計參數：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），抗震等級為四級。利用YJK軟件對上述六種樓蓋形式分別建模計算。為了保證比對的合理性，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算土建成本，按照寧波當地現時建材價格計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）。 比對結果見表1。

表1 頂板各樓蓋方案比對結果

由表1可知：就單位面積造價而言，板厚越小造價越省，頂板板厚250的大板樓蓋比板厚300節省約2%；頂板板厚200的樓蓋比板厚300的大板節省約2.5%～6%。當板厚相同時，板厚200的單次梁和雙次梁均比板厚200的大板造價節省；計算結果顯示大板板頂裂縫寬度接近0.2mm，板配筋量大大增加，當增加了中間次梁后，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 基礎底板方案比選

基礎工程的造價約為工程總造價的10%～30%，基礎工期約占工程總工期的20%～30%。選擇合理的結構基礎形式對于降低工程總造價具有較大的意義。該工程根據地勘報告，抗浮水位為-2.5m，地庫底板頂標高為-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，柱下需設置樁基兼做抗拔樁。

地庫基礎成本主要由樁基成本與底板成本構成；由于地庫的荷載基本確定，樁基數量基本確定，樁基成本也就基本確定了，而基礎底板厚度對于基礎成本影響較大。把基礎底板當成無梁樓蓋進行反算，荷載按水浮力減去基礎底板自重得到的荷載 （按恒載考慮）加到無梁樓蓋上，承臺按無梁樓蓋的托板計算（pkpm slab軟件）。按典型柱跨對基礎底板板厚分別350mm、300mm、250mm（圖4）進行比對，從混凝土用量、鋼筋用量兩方面綜合計算底板土建成本，按照寧波當地現時建材價格計算底板單位面積成本（鋼筋HRB400：4000元/t，混凝土C35∶460元/m3）。 統計各種板厚混凝土用量和鋼筋用量，比對結果見表2。

表2 底板各方案比對結果

由表2可知，在此跨度和水浮力作用下，基礎底板適當減小，可降低成本。采用基礎底板250+承臺時可比350+承臺的方案節省約19%。根據徐曉紅等的論文[2]，當跨度增大，水浮力增大時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造成浪費。

2.3 外墻設計

地下室外墻設計時，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）對外墻設計計算差別較大，如采用抗浮水位或最高水位時，可能比采用穩定水位計算大較多，不經濟；改用穩定水位計算即可保證安全，又可控制結構成本。該工程地勘報告中穩定水位約為-3.8m，抗浮水位為-2.5m。按穩定水位計算時外墻根部水壓力標準值為10.5kPa，比按抗浮水位計算的23.5kPa，減小了50%。

圖4 底板方案

消防車荷載取值，通常總圖上有消防車行走路線，按在消防車行走路線范圍內考慮其荷載，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%。當考慮消防車荷載時活荷載為20kN/m2，是普通外墻活荷載的4倍。不考慮消防車荷載時計算外墻根部的側壓力設計值為（65.54kPa）比按消防車荷載考慮時（76.04kPa）小了14.8%。 另外考慮消防車荷載時，可僅考慮構件的承載力，不考慮撓度和裂縫。不考慮裂縫時外墻外側縱筋需配1026 mm2/m，比考慮時（1232mm2/m）小了20%。

外墻計算裂縫時可根據規范[3]，當保護層設計厚度超過30mm時，可將厚度取為30mm計算裂縫的最大寬度，這樣可減小外墻的計算裂縫。

3 構造措施

對于結構設計，不同的抗震等級以及相應的抗震措施對成本影響非常大，按照抗規[1]：地下室中無上部結構的部分，抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。該地庫在主體結構以外的部位可按照四級抗震。

框架梁頂通長筋在規范要求下可采用較小直徑的鋼筋。底部配置多根鋼筋時，可根據梁配筋包絡圖，選擇部分鋼筋在柱邊截斷，不伸入柱內，既能節省鋼筋，又可避免梁柱節點處鋼筋過密，防止影響施工質量。該工程頂板采用方案c4部分鋼筋在柱邊截斷時相對于傳統鋼筋不截斷節省了約1.7%。

頂板可采用較小的頂底通長鋼筋 （滿足規范最小配筋率），支座處附加鋼筋的方式，以達到優化樓板鋼筋的目的。底板鋼筋的錨固長度取基本錨固長度Lab[4]，不考慮抗震，可減小5%的錨固長度。

另外還有采用輕質建筑材料，輕質填充墻等措施減小結構荷載。考慮梁柱重疊處重量，考慮梁柱剛域影響，減小結構配筋。

4 結論

本文對綠地杭州灣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種材料的用量進行成本分析，得出單次梁方案為最優方案；對典型柱跨的地下室底板分別按3種方案，從鋼筋、混凝土2種材料的用量進行成本分析，得出板厚250+承臺的方案為最優方案。并從外墻設計、構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的設計參考。

[1]GB 50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010．

[2]徐曉紅，劉國光，徐有華.某地下室的結構優化設計及經濟性比較[J].浙江建筑，2011，28（5）：23-26．

[3]GB/T 50476-2008混凝土結構耐久性設計規范：[S].北京：中國建筑工業出版社，2008．

[4]GB 50010-2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010．