高層剪力墻結(jié)構(gòu)筏板基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)探討

【摘要】高層建筑基礎(chǔ)工程因多種復(fù)雜因素難以在前期對(duì)工程造價(jià)做出較準(zhǔn)確的預(yù)估判斷。通過(guò)研究高層剪力墻筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)，通過(guò)理論分析影響筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要因素，提出高層剪力墻結(jié)構(gòu)筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算公式。結(jié)合對(duì)比實(shí)際項(xiàng)目結(jié)算數(shù)據(jù)表明，該研究結(jié)果能較準(zhǔn)確預(yù)估高層剪力墻筏板基礎(chǔ)的含鋼量和混凝土用量，有效控制前期基礎(chǔ)成本。

【關(guān)鍵詞】筏板基礎(chǔ)； 含鋼量； 混凝土含量

【中圖分類號(hào)】TU201.7A

0 引言

當(dāng)前，隨著房地產(chǎn)市場(chǎng)進(jìn)入向管理要利潤(rùn)的時(shí)代，地產(chǎn)企業(yè)對(duì)于成本把控越發(fā)趨嚴(yán)。嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)成本成為房地產(chǎn)企業(yè)的工作重點(diǎn)。各大標(biāo)桿房地產(chǎn)企業(yè)都制定了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)限額指標(biāo)，但是對(duì)于基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中的占比尚不清晰，無(wú)較可靠的參考數(shù)據(jù)或計(jì)算規(guī)則可用。本文旨在研究高層剪力墻筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提出筏板基礎(chǔ)的含鋼量和混凝土含量的計(jì)算公式，彌補(bǔ)當(dāng)前對(duì)于這部分研究?jī)?nèi)容的缺失，供工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)人員參考。

1 平板式筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)特點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響的分析

建筑物荷載較大，地基承載力較弱，常采用砼底板即筏板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好地抵抗地基不均勻沉降。平板式筏板基礎(chǔ)因其具有擴(kuò)大基底面積，降低基底應(yīng)力的顯著效果，廣泛運(yùn)用于實(shí)際工程中，對(duì)于以卵石等作為持力層的高層建筑結(jié)構(gòu)尤其適用。

擬建建筑為33層高層剪力墻結(jié)構(gòu)，一層地下室，主樓筏板基礎(chǔ)埋深5.1 m，采用稍密卵石作為持力層。筏板由主樓投影范圍筏板；主樓投影外筏板挑出部分，挑出800～1800 mm；電梯基坑、普通集水坑，深度900～1500 mm；消防集水坑，深度約3 m這幾部分構(gòu)成。按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，其筏板設(shè)計(jì)具備幾點(diǎn)設(shè)計(jì)特征。

（1）筏板厚度。一般同結(jié)構(gòu)總層數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)統(tǒng)計(jì)一系列工程項(xiàng)目筏板厚度和樓層的關(guān)系，大致可按以下經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式確定筏板基礎(chǔ)厚度見(jiàn)式（1）。

h=α（N-2）（1）

式中：h為筏板厚度，（mm）；α為筏板厚度估算系數(shù)，取50；N為樓層總數(shù)，不含地下室層數(shù)。

（2）筏板的平面尺寸。筏板外邊線一般需距最外邊剪力墻墻邊線外挑一定的長(zhǎng)度形成有效沖切錐面。因此，筏板面積一般較主樓外邊投影面積大，一般在計(jì)算筏板的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的時(shí)候均采用主樓投影面積作為單方計(jì)算依據(jù)，則實(shí)際筏板面積和主樓投影面積的差異會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定程度的差異。經(jīng)測(cè)算分析表明，筏板面積和主樓投影面積存在下列關(guān)系，見(jiàn)式（2）。

A=βA0 （2）

式中：A為筏板面積；β為面積差異因子；A0為主樓投影面積。

通過(guò)表1分析表明，正常情況筏板面積約為塔樓投影面積的1.25～1.5倍，塔樓地下室含鋼量計(jì)算面積常采用主樓投影面積，筏板挑出部分混凝土和鋼筋需折算至主樓范圍內(nèi)。因此，本文建議考慮筏板面積和主樓塔樓面積的實(shí)際差異，按照35%修正放大按照塔樓投影面積計(jì)算的筏板鋼筋含鋼量和混凝土量。

（3）筏板配筋。筏板配筋分為筏板通長(zhǎng)鋼筋和附加鋼筋，當(dāng)筏板厚度取值合理時(shí)，筏板配筋通常表現(xiàn)為構(gòu)造通長(zhǎng)配筋和附加鋼筋。按照GB 50010-2015《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.5.1規(guī)定：“臥置于地基上的混凝土板，板中受拉鋼筋的最小配筋率可適當(dāng)降低，但不應(yīng)小于0.15%”則筏板的構(gòu)造鋼筋見(jiàn)式（3）、式（4）。

A_S1=4Bhρ_min（3）

A_S1=4Bα（N-2） hρ_min（4）

式中：AS1為筏板按照最小配筋率控制的構(gòu)造配筋，按照雙層雙向配置；B為筏板寬度，可取每1 m進(jìn)行計(jì)算；ρ_min為筏板最小配筋率，按0.15%計(jì)取。

一般筏板因地上結(jié)構(gòu)剪力墻布置的跨度差異，會(huì)存在計(jì)算配筋大于構(gòu)造雙層雙向通長(zhǎng)配筋的情況，此時(shí)需附加鋼筋滿足計(jì)算要求。搜集的竣工項(xiàng)目數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

通過(guò)分析表明附加鋼筋占通長(zhǎng)鋼筋面積為19%～22%之間，本文建議按通長(zhǎng)鋼筋面積20%放大。

筏板混凝土含量也因?yàn)榉ぐ逋馓羝矫娉叽绫戎鳂峭队懊娣e大，同樣的存在按照主樓投影面積計(jì)算混凝土含量指標(biāo)應(yīng)予放大的實(shí)際情況見(jiàn)式（5）。

C=hβ=αβ（N-2）/1000（5）

式中：C為混凝土含量，（m³/m²）。

（4）筏板平面內(nèi)的電梯基坑和集水坑。JGJ 79-2012《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》6.4.1規(guī)定要求設(shè)置電梯，6.4.2規(guī)定要求需設(shè)置不少于兩部電梯。GB/T 50330-2002《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.3.1規(guī)定要求設(shè)置消防電梯。根據(jù)上述規(guī)范規(guī)定，在筏板基礎(chǔ)范圍內(nèi)不可避免會(huì)存在電梯基坑，有可能存在消防集水坑，因這部分坑洞較深，筏板按照構(gòu)造圖集要求，局部加厚過(guò)大，存在大面積的鋼筋和混凝土用量，如圖1所示。筏板基坑鋼筋實(shí)際項(xiàng)目數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)表明集水坑和電梯基坑鋼筋合計(jì)占通長(zhǎng)鋼筋面積為15%～ 22%之間，本文建議按通長(zhǎng)鋼筋面積20%放大。

因此，筏板鋼筋總用量由三部分構(gòu)成，即由通長(zhǎng)鋼筋、附加鋼筋、集水坑和電梯基坑鋼筋組成見(jiàn)式（6）～式（11）。

A_S=A_S1+A_S2+A_S3 （6）

A_S =（1+γ₁+γ₂+γ₃ ）A_S1（7）

A_S =（1+γ₁+γ₂+γ₃ ）Bhρ_min（8）

A_S =（1+γ₁+γ₂+γ₃ ） 4Bα（N-2） ρ_min（9）

M_AS =Asρ_fe =ρ_fe（1+γ₁+γ₂+γ₃ ） 4α（N-2）ρ_min/1000（10）

通過(guò)大量數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果，可將式（10）簡(jiǎn)化為式（11）。

M_AS=4.5N-10（11）

式中：A_S1為筏板按照最小配筋率控制的通長(zhǎng)配筋；A_S2為筏板按照計(jì)算配置的附加鋼筋；A_S3為筏板基坑附加的鋼筋；A_S為筏板的鋼筋總量; γ₁為筏板面積因子修正系數(shù)；γ₂為筏板附加鋼筋修正系數(shù)；γ₃為筏板基坑鋼筋修正系數(shù)。M_AS為每1 m²鋼筋用量，單位（kg/m²）；ρ_fe為鋼鐵容重，單位（kg/m³）。

修正系數(shù)建議按表4進(jìn)行取值。

筏板混凝土含量也因?yàn)榉ぐ寤拥南路牛瑢?dǎo)致混凝土用量增大，同樣應(yīng)對(duì)計(jì)算混凝土含量指標(biāo)予以放大見(jiàn)式（12）。

C=hβη=αβη（N-2）/1000（12）

式中：C為混凝土含量，（m³/m²）；η為筏板基坑混凝土放大因子，建議按照取1.15。

通過(guò)大量數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果，可將式（12）簡(jiǎn)化為

C=0.07N（13）

通過(guò)研究筏板的設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析表明，影響筏板結(jié)構(gòu)工程量的主要因素為上述四點(diǎn)，即筏板厚度、筏板外挑尺寸（筏板平面尺寸）、筏板基坑數(shù)量、筏板的附加鋼筋數(shù)量。

2 實(shí)際案例對(duì)比分析

根據(jù)上述研究推薦式（11）和式（13）對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比，結(jié)果如表5所示。

通過(guò)與實(shí)際項(xiàng)目落地結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，采用本文推薦的計(jì)算公式可以有效預(yù)估高層筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)于前期項(xiàng)目測(cè)算成本起到指導(dǎo)作用。

3 結(jié)束語(yǔ)與展望

高層剪力墻筏板基礎(chǔ)因?yàn)榍闆r特殊，受影響的因素較大，很難在前期拿地階段較準(zhǔn)確預(yù)估筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文通過(guò)一系列的分析，從筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)本身的特點(diǎn)入手，深入分析影響筏板設(shè)計(jì)的各個(gè)因素。通過(guò)綜合考慮以筏

板基礎(chǔ)雙層雙向構(gòu)造配筋為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)影響因素予以修正，得到計(jì)算 高層剪力墻結(jié)構(gòu)筏板基礎(chǔ)含鋼量和混凝土含量的公式。通過(guò)與實(shí)際工程對(duì)比，其準(zhǔn)確性較高，具有一定的參考價(jià)值，可供工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)人員參考。

參考文獻(xiàn)

［1］ 住宅設(shè)計(jì)規(guī)范：JGJ 79-2012［S］.

［2］ 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范：GB/T 50330-2002［S］.

［3］ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50010-2015［S］.