探討地下室結構設計優化與成本控制

徐志鵬

臺州民用建筑設計有限公司 浙江 臺州 318000

引言

如今，由于建筑技術地不斷創新和發展，地下室工程設計一直是人們關注的焦點，并且在整個建筑工程設計過程中也是一個相對復雜的過程。對于一些設計師，地下室結構必須經過科學，合理且嚴格的規劃，以便在不斷提高整個建筑質量的同時降低成本。

1 地下室結構工程成本管理的現狀及重要性

在設計技術施工過程中，許多開發商僅關注項目的總體設計方案，而沒有對地下室的結構設計解決方案給予應有的關注。只有在施工階段才能真正確定設計方案是否合理，因此地下室結構設計的成本管理經常被忽視，也無法進行有效的實施。而與地上建筑相比，地下室是一項獨特的投資，顯然，它不應該僅僅依靠出售地下停車位來抵消成本。隨著現金流效率的下降，市場競爭變得更加激烈。綜合分析影響地下室成本控制因素，主要是有機電，建筑圖紙，結構圖，一般設計圖等，而且各個方面都是相互影響的。所以只有匯集每個專業人員的資源，才能更好地控制地下室的價值。而控制地下室成本的最關鍵干預措施是優化地下室設計。優化地下室設計對于控制成本非常重要，只有通過合理的方法才能產生收入，降低成本并增加企業的經濟利益[1]。

2 地下室結構設計

某多層建筑的底層為三層結構，每層建筑面積為22,800平方米。在地下一層有一個控制室，其余的二三層則用于車庫。在地下室中還有一個人防區域，面積約為8800平方米。

2.1 施工方案

地下室建設已成為建筑業垂直空間管理的重要領域。因此制定計劃時必須注意可行性，在設計建筑物基礎結構時不可避免地會出現一些不足。因此，有必要采用科學的方法來定義設計中的各種指標，包括控制設計目標的指標，控制設計過程的指標等。使用度量來表達和量化設計元素，以達到設計效果以及合理地利用有限的地下室空間。

2.2 荷載取值

除了結構上的恒定荷載和地下室結構上的動態荷載外，還存在一些常規的荷載。例如來自基礎底板和外墻地面上的地下水壓力的荷載；來自地面土壤壓力的荷載以及消防車在地下室頂部的負載。而且由于上述荷載值通常非常大，因此，這些荷載的大小也對結構設計的經濟性產生非常重要的影響。設計不僅必須符合安全要求，而且必須經濟合理，同時也不能太過保守。

2.3 樓板的選擇

目前，連續多跨樓板的設計方法有兩種：彈性和塑性。在中國各行各業的民用和工業建筑設計院中，由于項目類型的不同，其工作量也有很大差異。例如，在工業項目的鋼鐵廠中，活載荷的使用和維護與民用的傳統地板上的活載荷有很大不同。因此，目前，國家設計院根據行業的負荷特性，采用各種方法來計算彈性或塑性元件。在傳統的民用建筑中，塑性樓板被廣泛使用，并且經過多年的實踐經驗，已證明使用塑性的設計方法是可能的，同時也節省了鋼筋量。

2.4 抗震等級

在結構設計中，使用不同的抗震級別和相關的地震測量對成本控制具有非常重要的影響。因此，地下結構的抗震等級必須嚴格遵守當地的抗震規則規范。當地下室的頂板用作上部結構的嵌入式部分，在這種情況下，地基的抗震水平必須與上層建筑的抗震水平相同。抗震結構測量的地震等級可以降低一級，但不應低于第四等級。如果一些地下室無上部結構的話，抗震結構等級測量可以根據第三或第四等級的具體條件來使用抗震等級，地震等級不應任意增加。

2.5 鋼筋連接

鋼筋的連接可分為搭接，機械連接和焊接。在工程實踐中，搭接接頭的設計是實用的，通常不涉及人為錯誤（例如焊接或機械接頭）的可能性。這是加固鋼縫的最佳方法，但其缺點也很明顯。同時，當鋼筋的直徑較大時，所需的搭接長度也非常顯著，并且還必須設計搭接長度范圍內構件的箍筋，從而接頭連接的鋼材消耗量就相對較大，這是不經濟的。而機械連接和焊接的成本相對較低，實際上，手工焊接需要現場使用更先進的技術。必須掌握成熟的機械控制技術保證其質量，保證質量和性能的相對穩定。

2.6 地下室結構優化

（1）科學的地下室設計。如果地下室結構設計不當，將會影響其抗震性能。一般來說，地下室地板應高于外部地板，總高度可以從外部地板計算而無須計算層數。地下室墻柱和上部結構的墻柱必須協調統一。如果天花板的內表面和外表面的高度超過了橫梁的高度范圍，則會形成臺階層。在這一點上，有必要采取有效措施。如果地下室地板沒有托梁地板，則不能將其用作上層建筑的一部分。計算結構時，必須向下計算，直到到達地下室或地面為止。

（2）加強抗浮性和抗滲透性。地下水位的變化將極大地影響地下土壤。地下室抗浮指數的主要基準是地下水位的變化范圍。在設計防浮基座時，應考慮基座的總使用極限，以避免在地下室施工過程中因抗浮作用不足而引起的局部損壞。在建造鋼筋混凝土結構時，澆筑后使用膠帶作為在短時間內消除與混凝土的黏結強度的技術措施，可以有效改善地下室的防水性[2]。

3 地下室結構成本優化的有效方法

3.1 地下車庫的成本控制

一般來說，地下車庫是一個禁止出售的區域。地下車庫的面積越大，投入的資金越多。這就要求對所出售的面積進行合理的控制。建筑總面積系數如果超過規定值，將會影響經濟效益。因此，地下車庫的面積越小越好，可以降低成本。另外，必須合理控制地下車庫的停車位比例：停車位越少，投資成本越低；停車位比例越高，成本越高。因此，在設計地下車庫時，有必要科學地控制每個停車位的面積。通常地下車庫鋼筋混凝土結構的經濟跨度約為8m，根據3個小型停車位的柱間距計算，應在8～8.2m之間檢查柱網，以保持通道的停車位垂直且緊湊。

3.2 合理選用施工所需材料

根據項目的建設時期，以當地預拌混凝土的價格來分析不同強度等級的混凝土的成本效益。因此，根據項目中混凝土強度等級的要求要做出明智的選擇，以確保最大的經濟效益。根據基礎工程設計的要求，立柱的彎矩較小，主要處于軸向受壓狀態，截面尺寸受軸向受壓速度控制。

3.3 控制地下深度成本的措施

地下室深度的計算主要是指層高和層數，它們與開挖量和運輸量直接相關。成本包括挖掘區域，地下室地面覆蓋物和側壁加固上的投資額，抗吊樁和浮動抗吊桿的成本。地下室越小，成本越容易控制。如果項目占地較大，則一層地下室比二層地下室更有用處。由于二層地下室的垂直規劃方法不同，所投入資金的規模也有所不同。如果第一層地下室的面積超過第二層地下室的面積，那么盈余越大，投入的資本就越少。下層建筑的面積已達到最小，這意味著投資資金的數量也最小。地下室地板的高度與項目成本成正比，地板高度每降低100毫米，投資就會減少1%。因此，在更經濟的建筑物的地下室中，地板高度應小于3.6m。有效控制地下室高度要注意以下幾點：①合理地選擇地板系統，并在合理的范圍內控制承重梁的高度。②合理安排各種專業設備的管網，不斷分析和優化，以節省至少200mm的空間。③在地下車庫設計自然通風和除煙措施，將減少安裝在地下室中的機械通風和排煙設備的數量，有效高度可減少約400mm，投資成本將顯著降低，這將有效地控制成本[3]。

4 結束語

在設計建筑物的地下室結構時，設計師必須充分考慮各種影響因素。通常，建筑物地下部分中包含的混凝土和鋼材的數量相對較大，約占總成本的40%～60%。因此，為了有效降低施工成本，避免浪費，應采用科學合理的結構設計，既可以有效提高建筑物的安全性和穩定性，又可以有效降低成本，為企業帶來更多的經濟效益。