某商业地产项目结构方案比选与优化

【摘要】商业地产项目是中心城区常见的一种建筑类型，其功能多样，配套齐全，能够满足业主多元化的需求。在政府强有力的限价措施下，开发商对项目开发成本的控制变得更为迫切，限额设计较为普遍，合理的建筑结构方案、结构布置及基础选型是优化设计与造价控制的关键。

【关键词】 剪力墙布置;基础选型;剪切;冲切;整体抗浮

1、引言

随着经济的发展，人们对建筑要求越来越高，满足人们居住、购物、休闲娱乐等多方面的要求商业地产建筑应运而生。成本控制是开发商重点关注的方面，而基于全阶段的成本优化才能达到更好的效果。

居住建筑中，剪力墙结构应用最为广泛，能够最大限度的减少结构构件对建筑功能的影响，将剪力墙合理的布置在建筑隔墙位置，既确保结构安全，又能满足建筑功能。基础设计、地下室抗浮设计也是结构设计中非常重要的环节。

本文结合某商业地产工程实例，对方案阶段的结构合理化建议进行了详细阐述，对初设施工图阶段剪力墙的布置、基础选型、结构整体抗浮方案的选择进行了对比分析，取得了良好的经济效益。

2、工程概况

本工程位于广东省汕尾市主城区，总建筑面积39.22万m2，由1栋120米超高层办公楼、10栋100米以下的高层住宅、1栋幼儿园、以及多层商业、配套用房及地下室组成，其中超高层办公楼采用框架核心筒结构体系，高层住宅为剪力墙结构体系，多层商业及配套用房为框架结构体系。

本工程所在地基本风压0.85kN/m2，基本地震烈度7度，地震加速度：0.10g，地震分组第一组，场地土类别Ⅱ类，场地特征周期0.35s。

拟建场地从上至下岩土层分别为：杂填土①、残积砂质粘土②、全风化岩③、强风化岩④、中风化岩⑤、微风化岩⑥。

3、方案阶段结构合理化建议

拟建场地由山地平整而成，地形起伏较大，微风化岩石岩面埋深从绝对标高19.0 m到-10.0m，场地西侧和东北角微风化花岗岩局部已经出露地表或埋藏很浅，而场地东南侧素填土和残积砂质粘土均较厚。

超高层办公楼和商业位于西侧，紧邻城市主干道，为满足商业的车位数量要求，第一版建筑方案中，东侧住宅区仅一层地下室，西侧商业区有两层地下室。收到地勘报告后，考虑到西侧地下室开挖全部要破微风化花岗岩，难度太大，且西侧为一期工程，这对工期和造价控制都非常不利，设计给出如下建议：

3.1将场地正负零标高适当提高，减小基坑开挖深度。

3.2将负二层地下室移到场地东南侧土层较厚的区域，降低基坑开挖难度，同时原来此处负一层底板位于填土层，修改之后负二层底板位于残积砂质粘土层，地下室可以采用筏板基础，节约基础造价。

3.3本工程负一层地下室区域塔楼底板开挖均已到达微风化岩石，均采用平板式筏板基础，建筑埋深均达不到建筑高度的十五分之一，结构进行了大震与风荷载作用组合下的稳定性验算，基础不再加大埋深。

4、因地制宜进行基础选型

超高层办公楼和商业区底板开挖后全部已到微风化岩，均采用筏板基础，且由于现场爆破范围和深度难以控制，均采用平板式筏基，柱子轴力较大处，配抗冲切钢筋，减小筏板厚度，后面章节有商业区基础造价分析。

各栋住宅塔楼根据实际地质情况选用合适的基础形式，塔楼基础持力层均为微风化或中风化岩，具体选型如表1所示：

5、高层住宅剪力墙布置方式对比分析

在业主需求不太清晰的情况下，结合建筑方案图，同时在满足结构计算指标的前提下，布置了以下三个方案供建筑师和业主进行选择。

方案一：剪力墙尽量沿建筑外墙和周边布置，横向剪力墙间距较大，标准层室内梁高较高。优点是：最大限度地获得了一层门厅和架空层的通透性，能有效提高楼盘的整体品质，且外墙基本为剪力墙，建筑防水性能好。

方案二：剪力墙均匀布置，横向剪力墙间距较密。优点：可有效控制标准层室内梁高，集中空调管线基本不需要穿梁，施工简单，标准层能获得舒适的室内净高，结构经济性好;缺点是不利于户内改造，不能满足个性化需求，架空层通透性差。

方案三：剪力墙主要沿外墙、分户墙、厨卫固定隔墙布置，客厅拐角和厨房与餐厅隔墙、卧室之间隔墙均不布置剪力墙，尽量做大板，减少次梁。优点：有利于个性化装修需求，还可根据样板房销售情况随时调整房间分隔，方便户内改造，可最大限度获得使用空间。缺点：结构传力途径较长，经济性相对较差。

三个方案的结构计算指标均满足规范要求，方案一用钢量最小，方案三最高，但总的结构造价差别在4%以内，经与业主方充分沟通，首开区为满足客户需求多样性采用方案三。

6、多层商业基础与底板方案比选

商业裙房一般为多层建筑，常用的基础形式为筏板基础或独立基础，为选择最优方案，节省造价，本文以标准跨（8.6m×8.1m）为分析对象，对四种基础方案的经济性进行比较分析。分析结果如表2所示，采用独立基础+防水板的经济性优于筏板基础;提高混凝土强度等级可以减小筏板厚度，且能够节省造价;采用箍筋抗冲切可以有效减小筏板厚度;由于采用平板式筏基时，计算结果基本为构造配筋，所以宜尽量降低筏板厚度来控制总体造价。

7、独立基础冲切控制和剪切控制的方案比较

由《建筑地基基础设计规范》8.2.8、8.2.9条可知，独立基础的厚度主要由冲切与剪切控制，而独立基础的配筋一般均为构造配筋，合理的选择基础的厚度，可以节省混凝土及钢筋用量。本文分别以冲切控制和剪切控制来确定基础厚度，并比较二者的经济性，基本条件：岩石地基承载力特征值5000kPa，柱截面600X600，柱底内力标准值6270kN，工程量对比时扣除400厚底板的混凝土工程量。比较结果：冲切控制时，基础尺寸2.0×2.0×0.65，钢筋、混凝土总造价1930元;剪切控制时，基础尺寸为1.5×1.5×2.0，钢筋、混凝土总造价4818元;

因此，在地基承载力满足的前提下，由冲切控制基础的厚度，可以较大程度的节省造价，方案一造价仅为方案二的40%，若再加上巖石开挖费用和防水费用，方案一更有优势。

8、地下室整体抗浮方案比选

由《建筑地基基础设计规范》5.4.3条可知，建筑物基础承受水浮力作用时需进行抗浮稳定性验算。常用的抗浮措施主要有抗浮锚杆、抗拔桩、配重等。对于采用浅基础的建筑，采用抗浮锚杆是比较合理的方案。为了解锚杆的经济布置方式，采用两种布置方案进行对比，标准柱跨（8.6m×8.1m），抗浮水头为5.2m。方案一：锚杆集中布置在独立基础下方，方案二：锚杆均匀分散地布置在底板下方;表3给出了锚杆布置经济性比较结果，由表可知，锚杆均匀布置在底板下并减小底板厚度时，总造价可以节约将近8%。

结论：

本文以某商业地产工程实例为分析对象，对剪力墙的布置、基础选型、结构整体抗浮方案的选择进行了对比分析。主要得到了以下结论：

（1）方案阶段结构应提早介入，因地制宜进行设计，可在造价控制上赢得主动权。

（2）在高层居住建筑中，剪力墙作为主要抗侧力构件，应数量合适且位置合理，根据本文的分析结果，剪力墙主要布置在相对固定的隔墙布置，并尽量减少次梁，有利于个性化装修需求，在精细化设计基础上，不同布置方式对造价的影响相对较小。

（3）采用独立基础+防水板的经济性优于筏板基础;采用平板式筏基且由冲切控制基础厚度时，采用较高标号混凝土和配抗冲切钢筋，可以较大程度的节省造价;锚杆均匀布置在底板下时，相对于锚杆集中布置在柱下总造价可以节约将近8%。

作者简介：

邓晓春（1973.2-） ，女，汉，湖南安化，本科，主要从事结构设计。