地下室結構優化設計與成本控制分析

魏秀軍

摘要：目前，隨著建筑技術的不斷創新及發展，地下室工程結構設計一直是人們關注的重點及焦點，也是整個建筑工程設計中的難點環節。對相關設計人員來說，必須對地下室結構進行科學、合理、嚴密的規劃，降低成本，不斷提高整體建筑質量。基于此，本文詳細探討了地下室結構優化設計與成本控制。

關鍵詞：地下室;結構優化設計;成本控制

隨著我國地下空間的不斷發展，地下工程的建設規模和數理呈現出快速增長的趨勢。對于一些高層建筑工程，地下室的成本造價往往高于上部結構。地下室結構設計和施工質量對整個建筑的安全穩定起著決定性的作用。在建筑工程設計過程中，應加強地下室結構的優化設計及成本控制，從而有效提高整個建筑質量。

一、地下室結構選型

1、高層建筑地下室。當前，公共高層建筑的規模較大，地下室多數用做商場、餐廳、汽車庫和設備機房等大空間房屋，有的最下層地下室為人防，柱距較大，采用一般梁板式樓蓋時，由于梁截面高度大，機電管道需在梁下通行，因此，層高多數在3.8～4.5m之間，機電設備用房還需另行考慮。當有多層地下室時，地下層1頂板作為上部結構的嵌固部位，按現行規范規定，應采用梁板結構，其余地下室如用做汽車庫采用無梁樓蓋時，層高可降低到3.3～3.4m。

2、地下車庫。目前，我國大中型城市的住宅區及部分公共建筑中，都將地下室作為與高層主樓實現不設永久縫連接的地下停車場，部分地下室上部為低層裙房，部分地下室頂部為綠化覆土層，通常這種地下停車場規模較大，長寬均大數百米。

二、地下室結構工程成本管理現狀及重要性

在建筑工程設計的全過程中，很多開發商只關注項目的總體設計方案和戶型設計方案等，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，從而導致地下室結構工程成本管理往往被忽略而無法有效實施。與地上建筑相比，地下室屬于單項投入，若僅靠銷售地下車庫中的停車位來彌補成本造價的付出，顯然不是正確的處理策略。隨著現金流效率的降低，市場競爭越來越激烈，只有不斷提高工程項目利潤率，才能有效提高市場競爭力。

綜合分析地下室成本控制的影響因素，包括機電、建筑、結構和總設計圖等，各方面不平行，相互影響，只有整合各專業資源，才能更好地控制地下室成本。地下室成本控制的重點是優化地下室結構設計方案，地下室結構優化設計對成本控制具有重要意義，只有采取合理方式，才能實現開源節流，為企業帶來更多的經濟效益。

三、地下室結構設計中常見問題及解決措施

1、抗浮問題。對一些地下面積大的高層建筑，塔式結構的抗浮問題往往在后續使用中不會出現，但在地下室及裙房結構中，抗浮不符合相關標準的情況非常普遍。為有效解決這些問題，結合實際工程設計經驗，可從以下方面入手。

1）降水位抗浮。結合實際情況，應適當增加基坑底面設計標高，從而有效降低抗浮水位。具體措施包括：①施工時盡量選用無梁樓蓋或寬扁梁樓蓋。一般情況下，寬扁梁截面高度應盡量保持在1/16至1/22之間;采用寬扁梁能大幅降低地下室結構的整體高度，從而降低抗浮水位。②一般來說，與“低板式”梁筏板基礎的覆土質量相比，平板筏板基礎的質量基本相同，但前者基礎高度遠高于后者。因此，采用平筏基礎也能達到降低浮沉水位的目的。

2）提高地下室整體質量。提高地下室整體質量的優勢非常突出，包括：①若要適當調整地下室主體結構基礎埋深，提高地下室整體質量，可間接完成施工，提高整體承載力。②提高地下室的整體質量不僅是解決地下室抗浮問題最有效的途徑，也是最直接的解決辦法，但在使用中應充分考慮地基土的承載力。若用這種方法來解決地下室結構設計中的抗浮問題，可從以下方面入手。首先，在不改變基坑底高的前提下，提高地下室整體質量，增加屋面厚度，從而不需在地下室頂板大板間增加二次梁。一方面簡化了施工工藝，另一方面有效地解決了抗浮問題。但這種方法也有一定局限性，因此在使用中必須結合實際情況。其次，改善地基配重，包括：a.低成本高密度填充材料在基礎頂面施工中的應用;b.地基上填土厚度的增加;c.底板厚度增加。雖然這些措施能解決地下室抗浮問題，但也會增加地基埋深，間接增加地下室抗浮水位高度。因此，這取決于使用前的情況。

2、不均勻沉降問題。引起地下室結構不均勻沉降的因素很多，包括施工因素、材料因素、后期管理保護因素。目前，解決地下室結構不均勻沉降的有效措施有兩種。首先，選擇樁基礎作為主體結構。這不僅能減少主體結構的最終沉降，有效地改善地基的承載力，而且避免設置沉降及澆注帶后的各種問題。但由于其造價較高，該方法僅適用于超高層建筑的施工。其次，采用復合地基。較常見的方法是將CFG樁復合地基加到主體結構中，在純地下室及裙房結構中采用天然地基。

3、施工縫問題。在實際施工過程中，大多數施工單位在計算地下室外墻相關參數時，忽略了抗裂性能驗算，造成滲漏、不符合施工規范要求等問題，主體結構與地下室入口無預留沉降縫，后澆帶定位錯誤，建筑物超過預定長度時無后澆帶，底板及地下室外墻結構不科學等，地下室空間大，長度長，所以必須采取措施防止裂縫進一步擴展。可采取措施包括：①增加收縮混凝土。在混凝土拌和過程中加入HEA、UEA等微膨脹劑，當混凝土的實際膨脹值與最終收縮值之差超過混凝土的極限抗拉值時，結果表明，該方法能有效控制外墻裂縫。②增設后澆帶。后澆帶是保證混凝土早期內約束力快速釋放的技術措施，在避免地下室外墻長期變形縫方面得到了廣泛應用，并取得了顯著效果。③增強鋼筋混凝土的抗拉能力。地下室外墻混凝土施工時，應盡量選用抗變形鋼筋，并在邊墻加設水平溫度鋼筋。

四、地下室結構成本的控制措施

1、地下車庫的成本控制。一般來說，地下車庫屬于不能出售的區域，地下車庫的面積越大，需要投入的資金就越多。因此，有必要合理控制可出售面積及建設總建筑面積的比率，若比值超過規定值，將影響經濟效益。因此，地下車庫的面積越小越好，可降低成本。此外，還應合理控制地下車庫的車位配比，車位配比越低，投入成本越低。車位配比應控制在0.85，車位配比越大，成本增加越多。因此，在設計地下車庫時，應合理控制每個車位的面積。

2、地下室深度造價控制措施。地下室設計深度主要是指地下室的高度及層數，直接關系到土方的開挖與運輸。所涉及的費用包括基坑圍護面積的投資額、投資于地下室底板與側墻加固的資金、提升樁與抗浮錨的成本等。地下室越淺，控制成本越容易。

地下室層高與工程造價成正比，當樓高減少100mm時，投資減少1%。為有效控制地下室的層高：①合理選擇樓板體系，將結構梁高度控制在合理范圍內。②合理布置各種專業設備的管道及管網，進行分析及不斷優化，可節省至少200mm的空間。③這樣，地下室安裝的機械通風與排煙設備將減少，有效高度可減少400mm左右，投資額將大幅減少，從而有效控制成本。

綜上所述，在建筑地下室結構設計過程中，設計者需綜合考慮各種因素。一般來說，建筑物地下部分的混凝土及鋼筋用量較大，約占總造價的40%～60%。因此，為有效降低結構成本，避免浪費，必須科學合理地進行結構設計，這樣不僅能有效提高建筑物安全性及穩定性，而且能有效降低成本，從而為企業帶來更多的經濟效益。

參考文獻：

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