不同柱跨與設計水位影響下的地下室經濟性分析

鄭鎮源

（廣州市市政工程設計研究總院 廣東廣州 510060）

前言

在結構設計過程中接觸較多的是主體建筑工程費中基礎的造價及結構造價。在每個項目開啟不久，都需要對工程的造價進行估算，免不了需要做些經濟性的方案比選，下面本人就設計中遇到過的工程，針對不同的地庫柱跨以及不同的工程條件（計算水頭）所做的工程造價進行比較。

1 正文

在房地產發展較為成熟的今天，較為常用的地庫頂板結構形式主要有普通梁板框架、無梁樓蓋、和大板加腋三種形式，目前空心樓板形式亦逐漸在被應用，但由于施工控制點較多且麻煩，一般僅用于有特殊要求的空間結構。本文中主要針對地庫設計中幾個建筑要點對結構經濟性進行比較，其中涉及到普通梁板結構和無梁樓蓋結構兩種形式，分析的因素：地庫柱距、設計水位。

1.1 地庫柱距

地庫的柱距需要考慮地庫車輛的擺放，盡量不造成空間上的浪費，常規的地庫柱距有以下幾種布置形式：Ⅰ型（7.8m×8.1m）、Ⅱ型（5.4m×5m/6.1m）、Ⅲ型（7.8m×5m/6.1m）。

圖1

1.2 工程設計條件

（1）地下室為兩層，結構層高分別為3.7m（負一層）、3.5m（負二層）；

（2）頂板按照梁板式考慮，負一層板采用無梁樓蓋，底板為防水板；

（3）地下室頂板覆土按照1.5m考慮；

（4）水頭按5m和9m兩種情況分別考慮；

（5）地面活載取4kPa，不考慮消防車荷載，裝修層按照100mm考慮，其余荷載按照規范取值；

（6）基礎采用管樁，單樁承載力特征值分別為φ600（2800kN），φ500（2000kN），樁長按40m考慮（暫不考慮樁的抗拔）；

（7）使用材料：鋼筋使用HRB400；混凝土C35；

（8）材料綜合單價按如下考慮：

φ600管樁-317元/m，φ500管樁-238/m，鋼筋-5700元/t，混凝土-520/m3；

（9）工程選址考慮在中山或南沙這類軟弱土層較厚的地方。

2 設計過程

本工程首層按照梁板式設計，有利于提高整體結構的抗震性能，負一層板因可不考慮結構抗震，采用無梁樓蓋形式相對節省工程成本。本工程采用YJK計算軟件（盈建科建筑結構計算軟件）中的多、高層建筑結構空間有限元模塊和基礎設計模塊進行設計。為減弱邊界效應的影響，擴大計算的平面面積，Ⅰ型x向10跨，y向8跨（10m×7.8m、9m ×8.1m），Ⅱ型x向14跨，y向13跨（14m×5.4m、8m×5m/5m×6.1m），Ⅲ型x向10跨，y向 13跨（10m×7.8m，8m×5m/5m×6.1m）；計算的單層面積：Ⅰ型5686.20m2，Ⅱ型5329.80m2，Ⅲ型5499.00m2。上部結構嵌固端取在基礎面。

依據工程條件及設計規范進行受力分析，合理選用構件截面并進行構件配筋設計，數據如表1所示。

承臺尺寸中“（2φ500）”表示承臺為兩樁承臺，樁直徑為500mm。其中，除Ⅲ型選用φ600直徑的管樁，其余均選用φ500管樁，單樁承載力特征值分別為 2800kN（φ600）、2000kN（φ500）。

3 數據分析

3.1 結構成本分析

對工程量進行統計和分析，以下為匯總的工程量表2。

由表2可看出，除樁部分外，無論是鋼筋含量還是混凝土含量，變化規律均為Ⅰ型＞Ⅱ型＞Ⅲ型，亦即常用的7.8×8.1柱跨布置的地庫在結構成本上其實是最浪費的，小柱跨5.4m×5m/6.1m布置的地庫，相對7.8×8.1柱跨的地庫，5m水頭的條件下，單方鋼筋含量上相對節省18.74kg，混凝土相對節省0.08m3的量；9m水頭的條件下，單方鋼筋含量上相對節省14.15kg，混凝土相對節省0.09m3的量。

對結構造價進行計算和匯總，考慮到混凝土價格及鋼筋價格隨市場變化較大，因此下表僅供參考，如需分析此時工程的造價，可按照新的市場單價套入計算：

由表2可知，結構部分，5m水頭條件下，Ⅱ型單方造價為Ⅰ型的0.772倍，Ⅲ型單方造價為Ⅰ型的0.855倍；9m水頭條件下，Ⅱ型單方造價為Ⅰ型的0.821倍，Ⅲ型單方造價為Ⅰ型的0.897倍。因樁的長度及數量受地質影響比較大，本表經濟分析的數值與結論較為是和軟土地基較深的工程，故在此不做討論，列出僅為相似工程作為借鑒可用。

3.2 對其它因素的影響

不同的水頭、柱跨條件，地庫車位、結構的尺寸均有所變化，結構尺寸變化的同時也對土方開挖、基坑支護的工程量造成影響，以下對車位數、土方開挖、基坑支護的影響上進行分析。

從表1中可看出，以Ⅰ型為基準，Ⅱ型地庫結構高度較Ⅰ型減少0.36m，Ⅲ型地庫結構高度較Ⅰ型減少0.19。對應的，土方工程中，若土質為普通填土（30～60 元/m）3，Ⅱ型較Ⅰ型單方成本降低 10.8～21.6 元/m2，Ⅲ型較Ⅰ型單方成本降低 5.7～11.4 元/m2；若土質為淤泥（40～75 元/m3），Ⅱ型較Ⅰ型單方成本降低14.4～27元/m2，Ⅲ型較Ⅰ型單方成本降低7.6～14.25元/m2；若土質為石（60～95元/m2），Ⅱ型較Ⅰ型單方成本降低 21.6～34.2元/m2，Ⅲ型較Ⅰ型單方成本降低11.4～18.05元/m2。以基坑支護單價為1600元/m（2以支護面計算），Ⅱ型較Ⅰ型單方成本節省576元/m2，Ⅲ型較Ⅰ型單方成本節省304元/m2。

地庫柱距的不同，在設計的面積上對車位進行布置，單層4520m2范圍可布置的車位數為：Ⅰ型216個，Ⅱ型208個，Ⅲ型216個，可見Ⅰ型和Ⅲ型更加有利于布置車位。假設10萬/個車位，Ⅱ型布置的地庫收益較另外兩種布置形式的地庫，單方會減少147元/m2的效益；若15萬/個車位，單方會減少220.05元/m2的效益；若20萬/個車位，單方會減少294元/m2的效益。

4 結語

工程涉及的工種較多，本文僅列出幾個影響較大的幾項進行分析，在適合布置地庫的三種柱距中，柱距較小的Ⅱ型，對結構造價、土方工程造價、基坑支護造價均有所節省；相對的，柱距較密，樁富裕的量較多，因此對樁工程的造價會有所增加，整體的造價依然是最省的；但在車位數上，小柱跨的Ⅱ型布置導致車位數減少，由此帶來的車位效益損失也較大，以此方向考慮，Ⅲ型的布置較為適合地庫布置，總的造價較Ⅰ型布置的少，同時還保證了車位的效益，開發過程中可作為保守策略考慮；設計水位較高，9m計算水頭的工程較5m計算水頭的工程，單單地庫結構部分就會增加6～14%的造價，Ⅱ型受影響最小，Ⅲ型最大；另外，本工程還可做優化，可將頂板按照無梁樓蓋設計，上部結構周邊2-3跨依然按照梁板式結構布置，既保證了結構的整體抗震性能，同時也可節省頂板部分的造價。

工程造價的影響是多方面的、綜合的、既是可控也是難控的，只有前期做好更多的綜合性分析，才能從大的層面上把工程造價控住。由于工程地質的復雜性，本文所列的地下部分（樁基礎）影響并不具有代表性，在實際工程中，應以實際工程地質分析為準。

參考文獻

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