基于成本控制理論的高層住宅筏形基礎設計分析

李 烏 江

(山東眾成地產集團有限公司,山東 東營 257091)

1 平板式樁筏基礎設計理論

樁筏基礎筏板厚度的確定應根據承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，分別按下列規定進行計算和驗算：抗沖切、抗剪、正截面受彎以及變形和裂縫[1]。

當筏板下采用滿堂布樁且樁長相同時，不考慮群樁對筏板剛度的影響[2]，可認為地基反力是較均勻的，上部結構采用剪力墻體系，結構整體剛度較好，且上部結構布置較為均勻。因此，可采用平板式樁筏基礎[3]。根據樁基規范[4]分別選用式5.9.2-1，5.9.2-2，5.9.7-1，5.9.8-9，5.9.10-1等對筏板受剪力墻荷載和群樁荷載工況下的抗彎、抗沖切及抗剪承載力進行驗算。并可依據筏形基礎規范中式5.3.6，5.3.7等復核內外墻下筏板的受剪和受沖切承載力。

值得指出的一點是，當樁筏基礎成為平板式時，抗規第6.6.4條和高規第8.2.4條都有在柱(墻)軸線板帶內設置暗梁的要求。本文認為，上述兩條規定與高規第7.2.26條規定頂層連梁帶箍筋入墻相類似，都是為了加強結構延性的構造性規定。而平板式樁筏基礎在滿足承載力的要求下沒有抗震延性要求。因此，墻(柱)下縱橫軸線筏板內也沒有必要設置暗梁[5]。但是地規[6]第8.4.12條規定柱(墻)寬及其兩側各0.5倍板厚且不大于1/4板跨的有效寬度范圍內，其鋼筋配置量不應小于柱(墻)下板帶鋼筋數量的1/2，且應能承受部分不平衡彎矩；板帶和跨中板帶的底部鋼筋應有1/2～1/3貫通全跨，且配筋率不應小于0.15%；頂部鋼筋應按計算配筋全部連通；柱(墻)內力應按地震作用不利組合計算等應當滿足。

2 案例分析

2.1 承臺—止水板復合基礎

某高層住宅，地下1層，地上11層，總建筑面積12 000 m2，建筑總高度40.2 m，剪力墻結構。建筑所在地區抗震設防烈度7度，設計地震分組第三組，場地類別Ⅲ類。采用樁筏基礎，設計樁型為樁徑400 mm預應力混凝土管樁。原設計為多樁承臺—止水板復合基礎，平面布置如圖1所示。基礎基本參數為：承臺(圖中實線)1 000 mm厚，B&TΦ20@150，雙層雙向；止水板(剪力墻內部)400 mm厚，Φ14@150，雙層雙向；連系梁(圖中虛線)300×500 mm，B4Φ20&T4Φ25，Φ10@100(2)，通長；暗梁(圖中虛線)250 mm×500 mm，B&T4Φ20，Φ8@200(2)，通長。以上除箍筋外均采用三級鋼筋。

2.2 暗梁—筏板加強基礎

某高層住宅，地下2層，地上18層，總建筑面積9 100 m2，建筑總高度54.4 m，剪力墻結構。建筑所在地區抗震設防烈度7度，設計地震分組第3組，場地類別Ⅲ類。采用樁筏基礎，滿堂布樁，樁軸間距2 100 mm，設計樁型為樁徑500 mm預應力混凝土管樁，單樁長20 m。原設計為平板式樁筏基礎，基底面積630 m2。基礎基本參數為：筏板1 400 mm厚，TΦ22@150&TΦ25@150，雙向；暗梁500×1400 mm，B&T6Φ25，G6Φ16，Φ12@100(4)，通長。以上除箍筋外均采用三級鋼筋。

3 工程成本分析

3.1 承臺—止水板復合基礎與平板式筏形基礎

兩類基礎工程量、材料量以及工期等比較見表1。

3.2 暗梁—筏板加強基礎與簡單的筏板基礎

兩類基礎工程量、材料量以及工期等比較如表2所示。

4 結語

本文通過理論分析和成本概算，充分證實了高層建筑及其附屬地下車庫基礎設計過程中，平板式筏形基礎的應用優勢。從建筑結構基礎設計的基本原理和影響成本的基本因素可得出以下結論：

1)基礎方案的比選不僅僅在于用鋼量和混凝土量等結構材料的成本考慮，還應包括土方量、防水面積、工期要求及施工工藝等間接成本的測算，本文案例一即證明了間接成本起決定作用的工況。

表1 兩類基礎用工用料及工時比較

表2 兩類基礎用工用料及工時比較

2)本文不支持過分依靠降低用鋼量或混凝土用量等方式以削減成本的做法。盲目地通過增加筏板厚度來調整荷載和樁反力，以減小差異沉降的做法也不足取。在滿足概念設計、計算要求和構造相關標準的前提下，案例二通過優化重復設置的冗余配筋或者通過優化結構形式以降低材料用量或者工程綜合造價的做法是有效的。

3)影響基礎工程綜合造價的因素不僅僅在于用鋼量和混凝土用量等硬性指標，還包括土方量、防水工程量、施工措施費用及工期要求等。因此在施工圖設計初期考慮建筑、結構、施工等多重因素的基礎選型非常重要，合理、有效的基礎形式對建筑成本的控制有直接影響。