地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干建議

郭明星

(云南恬成建筑設(shè)計(jì)有限公司，云南昆明 650118)

地下室面積可占到總建筑面積的20 %～30 %左右，但是地下室常作為車位出售。市場良好和客群高時(shí)，地下室可獲得高溢價(jià)，否則地下室成為項(xiàng)目負(fù)擔(dān)。因此建設(shè)方對其造價(jià)有嚴(yán)格的要求，地下室單位面積鋼筋和混凝土用量就是直觀的體現(xiàn)。

建設(shè)方、設(shè)計(jì)院共同努力，地下室造價(jià)目標(biāo)方能實(shí)現(xiàn)。單位面積鋼筋和混凝土用量是衡量地下室造價(jià)的重要指標(biāo)之一，故結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是考慮首要因素。大家使用的結(jié)構(gòu)分析手段旗鼓相當(dāng)，施工圖繪制都很精細(xì)，然而僅單點(diǎn)入手，效果不佳。本文從建筑方案和結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分析影響地下室造價(jià)的因素。總結(jié)了設(shè)計(jì)宜注意的事項(xiàng)，結(jié)論可供大家參考。

1 影響地下室造價(jià)的因素

地下室水位、地形等外部條件對地下室造價(jià)有影響，以上因素?zé)o法統(tǒng)一，暫且不論。地下車庫面積、柱網(wǎng)尺寸、覆土厚度、樓蓋結(jié)構(gòu)形式、地下室層高、基礎(chǔ)形式，以上因素綜合影響了地下室的造價(jià)。

1.1 地下車庫面積

(1)項(xiàng)目位于三、四線城市或偏遠(yuǎn)郊區(qū)，當(dāng)?shù)亓?xí)慣地面停車 ，地下車位以租為主或買房送車庫，地下室將成為項(xiàng)目負(fù)擔(dān) ，地下車庫面積宜盡量小。

(2)項(xiàng)目位于一、二線城市，市場良好和客群高，此時(shí)地下室面積可綜合考慮增大以獲得高溢價(jià)。

(3)對于二線城市的別墅項(xiàng)目，容積率較低，地面車位已滿足停車，但是為了滿足人車分流提高品質(zhì)，仍需設(shè)置地下室，此時(shí)地下室面積控制就非常關(guān)鍵。針對這類項(xiàng)目，比較合理的做法是地下室根據(jù)上部主體需要確定，局部位置無地下室(圖1)。

圖1 局部無地下室示意

1.2 地下室柱網(wǎng)尺寸

柱網(wǎng)對地下室造價(jià)影響比較突出，結(jié)構(gòu)師應(yīng)參與方案設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的項(xiàng)目定位，引導(dǎo)建筑師選擇合適的柱網(wǎng)。常用的柱網(wǎng)分為大柱網(wǎng)(豪華型)、中小柱網(wǎng)(舒適型)和小柱網(wǎng)(經(jīng)濟(jì)型)(圖2)。

大柱網(wǎng)柱疏視線通透、行車通暢、品質(zhì)高、土建成本高。小柱網(wǎng)柱網(wǎng)密，舒適感較差，土建成本最低。中小柱網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)介于兩者之間。

(a)大柱網(wǎng)建筑平面

(b)中小柱網(wǎng)建筑平面

(c)小柱網(wǎng)建筑平面

1.3 樓蓋結(jié)構(gòu)形式

1.3.1 地下室頂板

地下室頂板常作為上部嵌固端，故地下室頂板應(yīng)采用梁板體系。常見的梁板體系有大板體系(只有主梁)、井字梁體系、單向梁體系。

一般地下室頂板覆土厚度1.2 m，昆明常采用2 m，覆土較厚，梁系選用非常關(guān)鍵。經(jīng)對比分析，地下室頂板應(yīng)優(yōu)先采用單向梁體系。按覆土2 m試算，不同的柱網(wǎng)較為合理的梁系布置如圖3所示。

(a)大柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)平面

(b)中小柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)平面

(c)小柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)平面

1.3.2 負(fù)一層結(jié)構(gòu)

負(fù)一層地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，宜注意事項(xiàng)如下：

(1)頂板覆土較厚，梁的縱筋較多，梁寬不宜過小。

(2)柱的用鋼量很小，應(yīng)合理控制柱截面，為梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土澆筑質(zhì)量創(chuàng)造條件。

(3)消防車道/消防撲救場/消防回車場區(qū)域的樓蓋，為控制層高，次梁宜采用雙向梁系，且主次梁的消防車荷載應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行折減。

(4)地下室梁的裂縫控制不宜取0.3 mm，建議放寬至0.4 mm。

(5)覆土較厚的地下室，梁配筋通常由裂縫控制，YJK/PKPM的梁配筋簡圖只考慮了承載力問題，沒有考慮裂縫，梁施工圖不能僅依據(jù)配筋簡圖。

1.3.3 負(fù)二層結(jié)構(gòu)

負(fù)二層地下室的樓蓋體系，宜優(yōu)先采用無梁樓蓋體系，洞口周邊和樓梯周邊，布置適量普通梁。無梁樓蓋設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)如下：

(1)板柱的沖切屬于脆性破壞，應(yīng)適當(dāng)控制沖切系數(shù)，不宜過分追求柱帽或托板的經(jīng)濟(jì)性。

(2)無梁樓蓋應(yīng)設(shè)置托板或柱帽，樓板可不設(shè)置柱上板帶和跨中板帶，宜設(shè)暗梁，但暗梁可不配置箍筋。

(3)板常年承受車輛的碾壓作用，應(yīng)充分考慮樓板的耐久性，樓板不宜太薄。若板上設(shè)置100 mm厚細(xì)石混凝土耐磨層，應(yīng)考慮耐磨層的附加恒載。

1.4 地下室層高

統(tǒng)計(jì)資料表明：普通車庫層高每減100 mm，綜合造價(jià)降低約20元/m2。人防車庫層高每減100 mm，綜合造價(jià)降低約30 元/m2。同時(shí)減少開挖量和車庫抗浮工程。

覆土厚度、樓蓋體系、設(shè)備管道計(jì)算高度、建筑凈高要求、建筑地面做法，以上因素共同決定了地下室層高。覆土厚度和樓蓋體系的合理匹配，應(yīng)充分計(jì)算分析。BIM技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)備管道計(jì)算高度由傳統(tǒng)的650～750 mm減少至550～650 mm。建筑面層常采用細(xì)石混凝土并局部找坡，建筑面層為100～150 mm。

對于傳統(tǒng)的車庫凈高，正確理解如下：

(1)普通車庫車行道凈高2.2 m，停車位凈高2.0 m，車庫出入口凈高2.2 m。

(2)防空地下室的室內(nèi)地平面至梁底和管底的凈高不得小于2.0 m。

(3)防空地下室的室內(nèi)地平面至頂板的結(jié)構(gòu)板底面的凈高不宜小于2.4 m。基于以上分析，按2 m覆土考慮，昆明市區(qū)地下車庫層高如表1所示。

表1 昆明地下車庫層高 mm

備注：負(fù)2層樓蓋采用無梁樓蓋體系

1.5 地下室基礎(chǔ)形式

地質(zhì)情況、抗浮水位和柱網(wǎng)尺寸與基礎(chǔ)形式密切相關(guān)。現(xiàn)行地下室底板做法如下：

(1)底板不設(shè)置地梁，僅采用剛性防水板，水浮力從防水板傳遞至樁。

(2)若采用筏板基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)叵滤惠^豐富時(shí)，為滿足抗浮要求，可在基礎(chǔ)中設(shè)置適量的抗浮錨桿或抗拔樁，抗拔樁可不布置在柱下，以上做法可減少底板厚度和配筋。若基礎(chǔ)采用人工挖孔樁或旋挖樁，地下室柱網(wǎng)尺寸應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)形式綜合考慮，此時(shí)大柱網(wǎng)有可能相對經(jīng)濟(jì)。

2 昆明地區(qū)地下室混凝土和鋼筋用量分析

計(jì)算參數(shù)具體取值如下：覆土自重36 kN/m2，活荷載q=4 kN/m2；混凝土容重γ=26 kN/m3；板梁柱混凝土等級全部為C35；梁和柱縱筋采用四級鋼(HRB500)，板鋼筋及梁柱箍筋采用三級鋼(HRB400)；梁柱截面詳圖3；不計(jì)算風(fēng)荷載和地震力；地下抗震等級為三級；計(jì)算軟件采用盈建科計(jì)算軟件YJK1.8.3版本，考慮梁柱剛域，梁端配筋內(nèi)力取值位置為柱邊，矩形混凝土梁按考慮樓板翼緣的T形梁配筋，連續(xù)梁采用塑性內(nèi)力重分布方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，梁端和支座處調(diào)幅系數(shù)為0.85；板計(jì)算方法采用有限元計(jì)算方法，配筋率按0.25 %控制；梁裂縫控制為0.4 mm。

經(jīng)計(jì)算分析，地下室鋼筋和混凝土用量詳表2。

表2 地下室鋼筋和混凝土用量

備注：1.鋼筋用量僅為理論計(jì)算值，未考慮錨固長度。

2.以上用量不含地下室外墻和內(nèi)墻。

3.地下室層高按詳表1。

表2分析了各種柱網(wǎng)的混凝土和鋼筋用量差異，中小柱網(wǎng)與小柱網(wǎng)的區(qū)別在于負(fù)一層，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，結(jié)合基礎(chǔ)形式選用柱網(wǎng)形式。

3 結(jié)論

地下車庫面積、柱網(wǎng)尺寸、覆土厚度、樓蓋結(jié)構(gòu)形式、層高、基礎(chǔ)形式，以上因素對地下室經(jīng)濟(jì)性影響比較明顯。設(shè)計(jì)地下室時(shí)，應(yīng)對以上因素系統(tǒng)分析，同時(shí)注意設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，方能實(shí)現(xiàn)地下室的的經(jīng)濟(jì)性和安全性。