绿地杭州湾38#地下室结构方案与成本控制

李瑞

（上海结宇建筑设计有限公司，上海 200335）

1 工程概况

绿地杭州湾38#项目位于宁波杭州湾新区滨海新城，北临滨海七路，南临滨海六路，西侧是金源大道。地块整体功能是高档住宅小区；地上包括6栋18层住宅，1栋20层，3栋27层住宅，19栋4层叠排别墅；通过一层地下车库连在一起，地下建筑面积59754m2。地下室顶板由于需要作为上部各塔楼的嵌固端，应满足嵌固端的构造要求等原因，使得地下室的单价高于地上单体，这个项目中地下室的面积较大，地下室的造价也在整个项目中占有很大的比例。为了降低地下室的成本，在确保建筑功能和结构安全的前提下，分别考虑不同形式结构的顶板和底板，按照混凝土用量、钢筋用量、模板量进行综合比选，选择最合适的结构方案。图1为地下一层建筑图（局部典型位置），主楼外地库X向典型柱跨为7.9m，Y向典型柱跨为5.3m、6.6m（间隔）。

图1 地下一层建筑图（局部典型位置）

该工程设计基准周期为50年，结构安全等级为二级。建筑抗震设防类别为丙类。地震抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.55s，阻尼比为0.05[1]。地下车库剖面见图2。

图2 地下车库剖面

2 结构形式及方案比选

2.1 楼盖结构方案比选

针对图1典型柱跨（7.9m×5.3m/6.6m），地下室顶板楼盖一般有以下几种形式：主梁大板、十字梁、无梁楼盖等；因该工程地下室顶板需作为嵌固端，排除无梁楼盖形式。根据跨度和荷载水平选择以下几种进行比对（图3）。

图3 楼盖方案

该工程楼盖设计参数：恒荷载22.6kN/m2（不包括楼板自重），活荷载5kN/m2（仅考虑施工荷载，不考虑消防车荷载），抗震等级为四级。利用YJK软件对上述六种楼盖形式分别建模计算。为了保证比对的合理性，所有楼盖形式的混凝土均采用C30，钢筋均采用HRB400，梁配筋率取1.2%～1.5%之间。从混凝土用量、钢筋用量、模板用量三方面综合计算土建成本，按照宁波当地现时建材价格计算得出楼盖单位面积成本 （钢筋HRB400∶4000元/t，混凝土C30∶450元/m3，模板45元/m2）。 比对结果见表1。

表1 顶板各楼盖方案比对结果

由表1可知：就单位面积造价而言，板厚越小造价越省，顶板板厚250的大板楼盖比板厚300节省约2%；顶板板厚200的楼盖比板厚300的大板节省约2.5%～6%。当板厚相同时，板厚200的单次梁和双次梁均比板厚200的大板造价节省；计算结果显示大板板顶裂缝宽度接近0.2mm，板配筋量大大增加，当增加了中间次梁后，虽然混凝土用量增加了9%，模板用量增加了12%，但钢筋用量减小了12%，总体算来还是节省了约2%。说明在此荷载、此跨度下200大板体系板厚偏薄，需要加厚楼板或减小板跨。

2.2 基础底板方案比选

基础工程的造价约为工程总造价的10%～30%，基础工期约占工程总工期的20%～30%。选择合理的结构基础形式对于降低工程总造价具有较大的意义。该工程根据地勘报告，抗浮水位为-2.5m，地库底板顶标高为-4.85m；顶板顶覆土1.2m，地库自重不满足抗浮要求，且地库地土层为软弱土层，柱下需设置桩基兼做抗拔桩。

地库基础成本主要由桩基成本与底板成本构成；由于地库的荷载基本确定，桩基数量基本确定，桩基成本也就基本确定了，而基础底板厚度对于基础成本影响较大。把基础底板当成无梁楼盖进行反算，荷载按水浮力减去基础底板自重得到的荷载 （按恒载考虑）加到无梁楼盖上，承台按无梁楼盖的托板计算（pkpm slab软件）。按典型柱跨对基础底板板厚分别350mm、300mm、250mm（图4）进行比对，从混凝土用量、钢筋用量两方面综合计算底板土建成本，按照宁波当地现时建材价格计算底板单位面积成本（钢筋HRB400：4000元/t，混凝土C35∶460元/m3）。 统计各种板厚混凝土用量和钢筋用量，比对结果见表2。

表2 底板各方案比对结果

由表2可知，在此跨度和水浮力作用下，基础底板适当减小，可降低成本。采用基础底板250+承台时可比350+承台的方案节省约19%。根据徐晓红等的论文[2]，当跨度增大，水浮力增大时需要采用适中的厚度才能在保证安全的前提下，较好地控制成本，板厚加厚或减薄都会造成浪费。

2.3 外墙设计

地下室外墙设计时，荷载种类较多，除自重和活荷载外还有水压力、土压力、消防车荷载等。其中水压力的取值（如取不同水位时）对外墙设计计算差别较大，如采用抗浮水位或最高水位时，可能比采用稳定水位计算大较多，不经济；改用稳定水位计算即可保证安全，又可控制结构成本。该工程地勘报告中稳定水位约为-3.8m，抗浮水位为-2.5m。按稳定水位计算时外墙根部水压力标准值为10.5kPa，比按抗浮水位计算的23.5kPa，减小了50%。

图4 底板方案

消防车荷载取值，通常总图上有消防车行走路线，按在消防车行走路线范围内考虑其荷载，其余外墙不考虑此荷载。该工程靠近消防车行走路线的地下室外墙仅占25%。当考虑消防车荷载时活荷载为20kN/m2，是普通外墙活荷载的4倍。不考虑消防车荷载时计算外墙根部的侧压力设计值为（65.54kPa）比按消防车荷载考虑时（76.04kPa）小了14.8%。 另外考虑消防车荷载时，可仅考虑构件的承载力，不考虑挠度和裂缝。不考虑裂缝时外墙外侧纵筋需配1026 mm2/m，比考虑时（1232mm2/m）小了20%。

外墙计算裂缝时可根据规范[3]，当保护层设计厚度超过30mm时，可将厚度取为30mm计算裂缝的最大宽度，这样可减小外墙的计算裂缝。

3 构造措施

对于结构设计，不同的抗震等级以及相应的抗震措施对成本影响非常大，按照抗规[1]：地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。该地库在主体结构以外的部位可按照四级抗震。

框架梁顶通长筋在规范要求下可采用较小直径的钢筋。底部配置多根钢筋时，可根据梁配筋包络图，选择部分钢筋在柱边截断，不伸入柱内，既能节省钢筋，又可避免梁柱节点处钢筋过密，防止影响施工质量。该工程顶板采用方案c4部分钢筋在柱边截断时相对于传统钢筋不截断节省了约1.7%。

顶板可采用较小的顶底通长钢筋 （满足规范最小配筋率），支座处附加钢筋的方式，以达到优化楼板钢筋的目的。底板钢筋的锚固长度取基本锚固长度Lab[4]，不考虑抗震，可减小5%的锚固长度。

另外还有采用轻质建筑材料，轻质填充墙等措施减小结构荷载。考虑梁柱重叠处重量，考虑梁柱刚域影响，减小结构配筋。

4 结论

本文对绿地杭州湾38#地下室典型柱跨的地下室楼盖分别按6种方案，从钢筋、混凝土、模板3种材料的用量进行成本分析，得出单次梁方案为最优方案；对典型柱跨的地下室底板分别按3种方案，从钢筋、混凝土2种材料的用量进行成本分析，得出板厚250+承台的方案为最优方案。并从外墙设计、构造措施等方面综合考虑，控制地下室工程成本。为同类工程提供相应的设计参考。

[1]GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010．

[2]徐晓红，刘国光，徐有华.某地下室的结构优化设计及经济性比较[J].浙江建筑，2011，28（5）：23-26．

[3]GB/T 50476-2008混凝土结构耐久性设计规范：[S].北京：中国建筑工业出版社，2008．

[4]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010．