地下室結構設計優(yōu)化與成本控制

付利芳 熊皓

摘要：在建筑工程中，地下室結構質(zhì)量會直接影響地上工程的牢固度和穩(wěn)定性，地下室結構設計同時也能對施工起到指導作用，設計質(zhì)量關乎整體施工效果.因此，設計人員要重點關注地下室結構設計，提高設計水平，完善地下室結構設計，發(fā)揮成本管控作用。

關鍵詞：地下室;結構設計;成本;合理控制

引言

當前，建筑技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，地下室工程結構的設計一直是人們關注的重點和焦點，也是整個建筑工程設計過程中比較困難的一個環(huán)節(jié)。對相關設計人員來說，必須對地下室結構進行科學、合理、嚴謹?shù)囊?guī)劃，降低成本造價的同時不斷提高整體建筑的質(zhì)量。

1地下室結構工程成本管理的現(xiàn)狀及重要性

在整個建筑工程設計過程中，很多開發(fā)商只注重項目的總體設計方案和戶型設計方案，而對地下室的結構工程設計重視不夠。只有在施工圖階段才能真正確認設計方案是否合理，這就導致地下室結構工程造價管理往往被忽視，無法有效實施。與地上建筑相比，地下室屬于單一投入，如果僅僅依靠銷售地下車庫車位來彌補成本，顯然不是正確的處理策略。隨著現(xiàn)金流效率的降低，市場競爭日趨激烈。只有不斷提高工程項目的利潤率，才能有效提高市場競爭力。

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(qū)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(yè)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(xiàn)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(tài)荷載外，還存在一些常規(guī)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(jīng)濟性產(chǎn)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(jīng)濟合理，同時也不能太過保守。

2.3樓板的選擇

目前，連續(xù)多跨樓板的設計方法有兩種：彈性和塑性。在中國各行各業(yè)的民用和工業(yè)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(yè)項目的鋼鐵廠中，活載荷的使用和維護與民用的傳統(tǒng)地板上的活載荷有很大不同。因此，目前，國家設計院根據(jù)行業(yè)的負荷特性，采用各種方法來計算彈性或塑性元件。在傳統(tǒng)的民用建筑中，塑性樓板被廣泛使用，并且經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗，已證明使用塑性的設計方法是可能的，同時也節(jié)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?shù)氐目拐鹨?guī)則規(guī)范。當?shù)叵率业捻敯逵米魃喜拷Y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(jù)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(nèi)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(jīng)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(xiàn)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(zhì)量，保證質(zhì)量和性能的相對穩(wěn)定。

2.6地下室結構優(yōu)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(shù)。地下室墻柱和上部結構的墻柱必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一。如果天花板的內(nèi)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?jié)B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(shù)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(nèi)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。

3控制地下室結構成本的有效方法

3.1地下車庫的成本控制

通常而言，地下車庫屬于不可售出的面積，地下車庫的面積越大，意味著需要投入的資金量就越大，這就需要合理控制可出售的面積與建設總建筑面積的比率，如果比值超過規(guī)定值，就會影響經(jīng)濟效益。所以，地下車庫面積越小越好，可以降低成本。另外，要合理控制地下車庫的車位配比，車位的配比越低，投入的成本也就越低。車位配比需控制在0.85，車位配比越大，意味著成本增加越多。所以，在設計地下車庫時，每個車位的面積都要合理控制。通常地下車庫鋼筋混凝土結構的經(jīng)濟跨度大約為8m，按照3個小車位的柱距設計，柱網(wǎng)需要控制在8～8.2m之間，保持車位通道垂直，車位的布置緊湊，且不會影響車輛通行。

3.2地下室深度的成本控制措施

地下室深度的設計主要是指層高和層數(shù)，與土方開挖量和運輸量都有直接關系，涉及的成本包括基坑圍護面積所投入的資金量、地下室的底板和側(cè)壁配筋方面的投入資金量、抗拔樁和抗浮錨桿費用等。地下室的深度越淺，就越容易控制造價。如果工程項目占地面積大，設置一層地下室要比二層地下室更節(jié)約成本。二層地下室由于豎向布置采用的方法不同，投入的資金量也存在差別。投入的資金量與地下一層面積和地下二層面積成反比。如果地下一層面積超過地下二層面積，超出的量越多，投入的資金量就越少。造價最底一層的占地面積達到最小值，投入的資金量也意味著最少。地下室層高與工程造價成正比，層高每降低100mm，投入資金就減少1%。所以，較為經(jīng)濟的建筑地下室會將層高控制在3.6m以內(nèi)。要對地下室的層高有效控制：（1）合理選用樓蓋體系，將結構梁高控制在合理范圍內(nèi)。（2）合理布置各個專業(yè)設備的管線和管網(wǎng)，進行分析并不斷優(yōu)化，這樣可節(jié)省至少200mm的空間。（3）對地下車庫進行自然通風排煙設計，這樣，地下室安裝的機械通風排煙設備就會減少，有效高度可以減低大約400mm，投入的資金量大大減少，從而有效控制成本。

3.3人防面積的成本控制

人防面積有規(guī)定的指標，不能隨意作出調(diào)整，如果必須調(diào)整，調(diào)整的數(shù)量很局限。人防地下室面積是硬性指標，不能多建，與非人防地下室投入的資金相比，人防地下室投入的資金量較多，通常每平方米600元。所以，要想控制人防面積的成本，可減少最底層投入的資金量。

3.4覆土厚度的有效成本控制

地下室頂板的覆土厚度平均每增加100mm，地下室平均每平方米的成本就會增加10元。通常而言，地下如果為車庫，頂板覆土的厚度不能超過1.2m。這是由于覆土的厚度增加，結構荷載就會相應增加，處于相同柱網(wǎng)的情況下，梁越高，經(jīng)濟指標就會越大，投入的資金也會越多。所以，適當降低覆土厚度可減少資金投入量。

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(shù)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(wěn)定性，又可以有效降低成本，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]楊軍兵.某新城地下室結構設計優(yōu)化分析[J].北方建筑，2020，5（1）：10-16。

[2]車力.初探某工程地下室結構優(yōu)化設計與成本控制[J].中國室內(nèi)裝飾裝修天地，2020（07）：207.

[3]宣堯舜.普通地下室結構設計要點及經(jīng)濟性分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019，317（35）：25.

[4]趙振東.房屋建筑地下室結構設計中的成本優(yōu)化探析[J].建材發(fā)展導向（下），2019，17（11）：13-14.