探讨地下室结构设计优化与成本控制

徐志鹏

台州民用建筑设计有限公司 浙江 台州 318000

引言

如今，由于建筑技术地不断创新和发展，地下室工程设计一直是人们关注的焦点，并且在整个建筑工程设计过程中也是一个相对复杂的过程。对于一些设计师，地下室结构必须经过科学，合理且严格的规划，以便在不断提高整个建筑质量的同时降低成本。

1 地下室结构工程成本管理的现状及重要性

在设计技术施工过程中，许多开发商仅关注项目的总体设计方案，而没有对地下室的结构设计解决方案给予应有的关注。只有在施工阶段才能真正确定设计方案是否合理，因此地下室结构设计的成本管理经常被忽视，也无法进行有效的实施。而与地上建筑相比，地下室是一项独特的投资，显然，它不应该仅仅依靠出售地下停车位来抵消成本。随着现金流效率的下降，市场竞争变得更加激烈。综合分析影响地下室成本控制因素，主要是有机电，建筑图纸，结构图，一般设计图等，而且各个方面都是相互影响的。所以只有汇集每个专业人员的资源，才能更好地控制地下室的价值。而控制地下室成本的最关键干预措施是优化地下室设计。优化地下室设计对于控制成本非常重要，只有通过合理的方法才能产生收入，降低成本并增加企业的经济利益[1]。

2 地下室结构设计

某多层建筑的底层为三层结构，每层建筑面积为22,800平方米。在地下一层有一个控制室，其余的二三层则用于车库。在地下室中还有一个人防区域，面积约为8800平方米。

2.1 施工方案

地下室建设已成为建筑业垂直空间管理的重要领域。因此制定计划时必须注意可行性，在设计建筑物基础结构时不可避免地会出现一些不足。因此，有必要采用科学的方法来定义设计中的各种指标，包括控制设计目标的指标，控制设计过程的指标等。使用度量来表达和量化设计元素，以达到设计效果以及合理地利用有限的地下室空间。

2.2 荷载取值

除了结构上的恒定荷载和地下室结构上的动态荷载外，还存在一些常规的荷载。例如来自基础底板和外墙地面上的地下水压力的荷载；来自地面土壤压力的荷载以及消防车在地下室顶部的负载。而且由于上述荷载值通常非常大，因此，这些荷载的大小也对结构设计的经济性产生非常重要的影响。设计不仅必须符合安全要求，而且必须经济合理，同时也不能太过保守。

2.3 楼板的选择

目前，连续多跨楼板的设计方法有两种：弹性和塑性。在中国各行各业的民用和工业建筑设计院中，由于项目类型的不同，其工作量也有很大差异。例如，在工业项目的钢铁厂中，活载荷的使用和维护与民用的传统地板上的活载荷有很大不同。因此，目前，国家设计院根据行业的负荷特性，采用各种方法来计算弹性或塑性元件。在传统的民用建筑中，塑性楼板被广泛使用，并且经过多年的实践经验，已证明使用塑性的设计方法是可能的，同时也节省了钢筋量。

2.4 抗震等级

在结构设计中，使用不同的抗震级别和相关的地震测量对成本控制具有非常重要的影响。因此，地下结构的抗震等级必须严格遵守当地的抗震规则规范。当地下室的顶板用作上部结构的嵌入式部分，在这种情况下，地基的抗震水平必须与上层建筑的抗震水平相同。抗震结构测量的地震等级可以降低一级，但不应低于第四等级。如果一些地下室无上部结构的话，抗震结构等级测量可以根据第三或第四等级的具体条件来使用抗震等级，地震等级不应任意增加。

2.5 钢筋连接

钢筋的连接可分为搭接，机械连接和焊接。在工程实践中，搭接接头的设计是实用的，通常不涉及人为错误（例如焊接或机械接头）的可能性。这是加固钢缝的最佳方法，但其缺点也很明显。同时，当钢筋的直径较大时，所需的搭接长度也非常显著，并且还必须设计搭接长度范围内构件的箍筋，从而接头连接的钢材消耗量就相对较大，这是不经济的。而机械连接和焊接的成本相对较低，实际上，手工焊接需要现场使用更先进的技术。必须掌握成熟的机械控制技术保证其质量，保证质量和性能的相对稳定。

2.6 地下室结构优化

（1）科学的地下室设计。如果地下室结构设计不当，将会影响其抗震性能。一般来说，地下室地板应高于外部地板，总高度可以从外部地板计算而无须计算层数。地下室墙柱和上部结构的墙柱必须协调统一。如果天花板的内表面和外表面的高度超过了横梁的高度范围，则会形成台阶层。在这一点上，有必要采取有效措施。如果地下室地板没有托梁地板，则不能将其用作上层建筑的一部分。计算结构时，必须向下计算，直到到达地下室或地面为止。

（2）加强抗浮性和抗渗透性。地下水位的变化将极大地影响地下土壤。地下室抗浮指数的主要基准是地下水位的变化范围。在设计防浮基座时，应考虑基座的总使用极限，以避免在地下室施工过程中因抗浮作用不足而引起的局部损坏。在建造钢筋混凝土结构时，浇筑后使用胶带作为在短时间内消除与混凝土的黏结强度的技术措施，可以有效改善地下室的防水性[2]。

3 地下室结构成本优化的有效方法

3.1 地下车库的成本控制

一般来说，地下车库是一个禁止出售的区域。地下车库的面积越大，投入的资金越多。这就要求对所出售的面积进行合理的控制。建筑总面积系数如果超过规定值，将会影响经济效益。因此，地下车库的面积越小越好，可以降低成本。另外，必须合理控制地下车库的停车位比例：停车位越少，投资成本越低；停车位比例越高，成本越高。因此，在设计地下车库时，有必要科学地控制每个停车位的面积。通常地下车库钢筋混凝土结构的经济跨度约为8m，根据3个小型停车位的柱间距计算，应在8～8.2m之间检查柱网，以保持通道的停车位垂直且紧凑。

3.2 合理选用施工所需材料

根据项目的建设时期，以当地预拌混凝土的价格来分析不同强度等级的混凝土的成本效益。因此，根据项目中混凝土强度等级的要求要做出明智的选择，以确保最大的经济效益。根据基础工程设计的要求，立柱的弯矩较小，主要处于轴向受压状态，截面尺寸受轴向受压速度控制。

3.3 控制地下深度成本的措施

地下室深度的计算主要是指层高和层数，它们与开挖量和运输量直接相关。成本包括挖掘区域，地下室地面覆盖物和侧壁加固上的投资额，抗吊桩和浮动抗吊杆的成本。地下室越小，成本越容易控制。如果项目占地较大，则一层地下室比二层地下室更有用处。由于二层地下室的垂直规划方法不同，所投入资金的规模也有所不同。如果第一层地下室的面积超过第二层地下室的面积，那么盈余越大，投入的资本就越少。下层建筑的面积已达到最小，这意味着投资资金的数量也最小。地下室地板的高度与项目成本成正比，地板高度每降低100毫米，投资就会减少1%。因此，在更经济的建筑物的地下室中，地板高度应小于3.6m。有效控制地下室高度要注意以下几点：①合理地选择地板系统，并在合理的范围内控制承重梁的高度。②合理安排各种专业设备的管网，不断分析和优化，以节省至少200mm的空间。③在地下车库设计自然通风和除烟措施，将减少安装在地下室中的机械通风和排烟设备的数量，有效高度可减少约400mm，投资成本将显著降低，这将有效地控制成本[3]。

4 结束语

在设计建筑物的地下室结构时，设计师必须充分考虑各种影响因素。通常，建筑物地下部分中包含的混凝土和钢材的数量相对较大，约占总成本的40%～60%。因此，为了有效降低施工成本，避免浪费，应采用科学合理的结构设计，既可以有效提高建筑物的安全性和稳定性，又可以有效降低成本，为企业带来更多的经济效益。