规院技术丨地下室结构工程成本优化分析

本期嘉宾

何鹏辉

结构总监

高级工程师

国家一级注册结构工程师

在整个设计流程中，开发商一般最看重的是项目整体方案和户型方案，而地下室部分的成本管理管控往往被忽视。相比于地上部分，地下室属于单项投入部分，仅仅只是通过销售车位来弥补成本的付出，现金流收益较低，在当下地产行业下行的年代，行业竞争越来越激烈，提高利润率是提高竞争力的必然途径。所以通过合理有效的方式对地下室结构进行优化，降低工程成本，提高工程建设效益显得尤为重要。

地下室成本控制受总图、结构、建筑、机电等多个专业的影响，且各个专业之间相互影响。只有整合各个专业的资源，才能做到对地下室成本的综合控制。

地下室进行精细化设计管理不仅仅停留在口号上，如何具体落地成为首先必须解决的问题。两个量化维度：结构指标(钢筋、混凝土指标)和单车位指标(地下室停车效率)，其中，停车效率的经济价值更大。

地下室成本控制最合适的介入点：方案阶段优化地下室结构。围绕成本优化两个量化维度：结构指标和单车位指标，选取三个介入点：结构体系、柱网形式、塔楼布置：

结构体系：梁板结构，比如顶板结构形式与覆土厚度、消防车荷载、人防荷载有关，直接影响结构经济指标，需综合权衡结构与建筑功能、后期维修等因素。

柱网形式：与基础选择和停车位有关，是一个综合比选过程，选择合适的柱网形式对车位数量及结构指标都有影响。

塔楼布置：优化可以使地下室停车效率最大化，增加车位或者减少地下室面积，从而达到优化目的。

一个标准动作：设计工作要包括成本优化这一管理举措。成本优化工作贯穿设计工作整个过程中，当设计完成，成本优化工作随即完成。这样既可以把握项目工期，又可以减少设计工作的反复，保证设计进度。也只有优化工作前置，才能让优化工作不受施工进度、现场条件的影响，使成本控制最大化。

设计方案：地下室建筑方案设计优化，可以总结为对设计多专业的资源整合，通过对影响地下室成本的各个专业进行精细化的分析对比(两个量化维度、三个介入点、一个标准动作)后，再综合到地下室建筑设计中，形成地下室建筑方案，开展施工图深化设计。

地下室的成本是需要多专业的综合控制，才有可能在设计阶段为甲方做到合理的经济控制。

地下室单车位指标的优化，不仅仅是建筑专业的事情，建筑可反应出来的是停车效率及平面汇总图纸，但实质是一个多专业共同配合的系统工程，更强调在方案阶段的管理和统筹能力。

如何统筹各专业在方案阶段的成本优化动作，成为必须解决的问题。

对策依然是动作标准化，优化维度量化，便于落地整合。

结构选型经济性分析——量化维度

a)地下室顶板经济性分析(不同结构布置、不同板厚)

b)地下室底板经济性分析(不同抗浮形式、不同截面尺寸)

c)基础形式选取经济性分析(不同的基础形式、桩基选型)

d)主体不同结构形式经济性比较(大小柱网)

影响结构成本外部条件的优化——量化维度

a)地质勘察及安评资料

不同基础形式承载力的合理取值确定(桩基、天然基础、地基处理)

抗浮水位的确定(设计抗浮水位的取值沟通、降低水位的措施)

场地土类别、安评中的地震参数的取

b)地下室层高、架空层层高、地下室顶板荷载(覆土)

通过结构形式的选取合理调整层高，减少土方量及抗浮水头，提升项目的经济性。

合理选取覆土荷载(考虑实际种植土容重差异及景观做法的优化)

c)人防区域的合理布置

对结构地下部分计算模型调整优化

a)模型参数进行优化

b)荷载的合理取值优化

c)梁柱截面进行优化

d)平面布置进行优化

结构设计统一技术措施及配筋原则

a)结构抗震等级、抗震构造措施、抗震性能目标的选取

b)结构材料的选取

c)各部分使用荷载的取值

d)结构计算参数的取用和结构参数的控制

e)梁板柱、基础、楼梯、节点的截面选取、配筋原则及构造做法

确定设计的计算参数及要求，保证成本控制最优。

项目各部分配筋原则的确定

项目各部分结构梁、板、墙、柱配筋的复核优化

地下室底板、外墙、承台、地梁等配筋的复核优化

在满足设计规范要求及结构安全的前提下，通过控制最小配筋率、减少不必要的构造配筋、降低人为钢筋系数放大等措施，达到成本优化的目的。

两个维度：结构指标(12)、单车位指标(3)

地下室底部基础所用成本在地下室结构造价中所占比重较大，通常情况下，天然地基施工成本最低，桩基础施工成本最高，地基处理介于两者之间，所以根据工程实际情况，选择合适的基础类型，对成本控制是非常关键的。

铜仁沿河枕头堡棚户区改造项目，场地岩性单一，建筑场地上覆土层和强风化已挖出，下伏基岩为泥质石灰岩。场地位于山坡上,场地地势较高、南侧为城市道路，为地表水不汇集区，地表水可自然排泄，场地地下水埋藏较深，拟建场地水文地质条件相对较为理想。

根据场地岩土各层的分布特点及岩土承载力，结合建筑物的荷载大小，综合分析选用中风化泥质石灰岩作地基持力层，基础型式为采用独立柱基，同时采用建筑刚性地坪做法，取消地下室结构底板。

据反应，当地所有高层建筑原都是采用桩基础，其他参建方对我们这种做法不理解甚至表示担心。通过多次召开专题会议，我们从建筑结构抗滑移、稳定性以及承载力进行分析，对规范相关条文进行解读，让参建方确信我们这种方案是安全、可靠并且是最经济的。最后，我们的结构方案得到他们的认可和好评，从而节约上千万国家扶贫专项资金。

顶板方案：

1、普通楼盖方案：主梁500x1000mm、次梁300x700mm，板厚180mm。

2、空心板方案：板厚450mm，暗梁600x450mm，柱帽2.4x2.4x0.35m，采用500x1000x300mm芯模。

优化原则：

a)在满足车位数量的前提下，尽量减小地下车库面积

b)减少不合理空间，布置车位

c)尽可能保证地下车库的外轮廓平直方正

d)处理好地库与塔楼关系

e)减少地库外墙面建设

f)车行流线畅通舒适

g)设备用房的合理性(面积、位置合理)及可实施性

布置车位时，避免出现平行停车与单边停车，最好是采用周边停车，保证行车畅通。

当部分地下车库有未利用空间，造成停车效率降低。如出现这种情况时，可以改变停车布置方式，或者采用短尽端式停车布置方式，以提高停车效率。

车位增加=优化后-优化前=57辆;单车位指标减少10㎡/辆。

四、结束语 

通过多项实际工程实例的验证，地下室结构采取上述优化方法，可有效控制结构含钢量指标以及地下室停车效率，深受建设单位的好评，为公司业务开拓起了很好的保障作用。