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方案对比

预应力楼盖减自重,基础能省多少?软土地基和岩石地基差在哪

BICP银泰建构的判断是:预应力楼盖减自重能传导到基础,但没有通用节省比例,先要看基础由哪个工况控制。软土场地的基础,控制项常常是沉降、差异沉降以及地基处理规模,自重降下来后,可能体现在桩数、桩长或处理范围的减少上;岩石地基要先排除岩溶、土洞、破碎带和土岩组合差异沉降,确认基础由构造或局部承压控制时,减重带来的直接节省有限,收益更多落在层高、净高和地震作用上。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

方案对比预应力楼盖减自重、基础造价、软土地基、岩石地基、桩基、地基处理、层高净高、方案比选
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导语

常见的推算错误有两种:一是把上部结构的材料节省比例直接套到基础造价上,二是把减重当作软土处理的办法。基础花多少钱,主要由地基条件、基础形式和地下水位决定,跟上部自重的线性关系要弱得多。同一套楼盖做法搬到另一个场地,算出来的账可能完全反过来。

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适合哪些项目

  • 适合:多层或高层项目,楼盖自重在竖向荷载里占的份额不低,基础工程量大,比如桩基、地基处理或厚筏板;抗震设防区且层数多,地震作用对基础内力有实际影响;地下车库普通楼层、冷链库房、多层厂房这类对层高和净高有明确要求的项目。
  • 不适合:单层建筑;岩石地基上的天然地基且基础工程量本身很小;楼面活荷载远大于楼盖自重,比如重载冷链库房、带消防车荷载的地下车库顶板;地下水位高、以抗浮控制的地下结构。这几类项目里,减重传到基础的量有限,基础那部分要另算。
  • 需要先确认:地基勘察报告和土层分布、基础形式与控制工况、抗震设防与荷载组合、地下水位、楼面活荷载标准值、设计院已有方案。
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怎么核对

  1. 先定控制工况。 基础设计由哪一项说了算,是承载力、沉降与差异沉降、抗浮、地震作用还是施工条件,这一项直接决定减重最终能不能变成造价上的节省。
  2. 算自重占竖向总荷载的比例。 楼面活荷载越高,自重减轻所占的份额就越小;算完这一步,就能大致判断还有没有必要继续往下做方案。
  3. 按基础形式分开算。 桩基要落到桩数和桩长上,天然地基要落到底板面积和厚度上,地基处理要落到处理范围和处理工艺上,三本账各算各的。
  4. 按同一功能目标比选。 把普通钢筋混凝土梁板和预应力楼盖拉齐到同一净高、同一使用要求下比较,比的是层高、净高、挖深、上部结构用量、基础工程量、工期和抗浮。
  5. 地震作用回到整体计算。 自重下降会带动地震惯性力下降,但这个降幅不能按自重比例直接折算,要回到整体模型里看层间位移、剪重比和基础内力。
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不同地基条件下,减重能传导到哪一步

地基与基础条件 基础通常由什么控制 减重主要传导到 要留意的反向因素
软土地基,需桩基或地基处理 沉降、差异沉降、单桩承载力 桩数或桩长、地基处理量、筏板厚度 沉降由软弱层厚度和相邻荷载主导时,减重的边际效果有限
岩石地基,天然地基 先排除岩溶、土洞、破碎带;确认后多由构造和局部承压控制 基础混凝土量和开挖量,幅度有限 基础本身工程量小,减重的节省空间也小
土岩组合或填方区 差异沉降 基础整体性和结构分缝 减重不能取代地基处理和结构措施
地下水位高,带地下室 抗浮 抗浮措施与底板 自重对抗浮是有利荷载,减重可能增加抗浮投入

BICP银泰建构做这类项目,顺序是先锁定控制工况和基础形式,再进入楼盖路线讨论,比较才有同一个起跑线。

我们做过的一个地下车库顶板项目,柱网8.0米×8.0米,覆土和消防车荷载都偏重。这类项目做方案比较,先看层高和挖深;基础的节省要等基础工程量和挖深定下来再单独算一遍,拿楼盖单价去推是推不出来的。

高层项目采用预应力楼盖,最先兑现的收益往往在层高和净高上。抗震设防区里净高卡得紧的高层,用预应力宽扁梁把结构高度压下来,总高度不动的情况下有增加楼层的余地,这一点要靠整体计算和审图条件来落定。基础的节省排在第二位,得等整体计算和基础方案成形,账才看得清。

活荷载大的项目,比如冷链库房,自重减轻在竖向荷载总量里被摊薄,减重的意义更多落在柱网、跨度和层高上,基础那一块要另算。

地下车库顶板这类涉及覆土和抗浮的工程,减重不能脱离覆土厚度和抗浮水位单独算。覆土自重、消防车荷载和地下水浮力三者叠加,减重在一部分荷载组合里是加分项,到了抗浮组合里反而成了减分项。

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参考依据

  • 某地下车库顶板项目经验:柱网8.0米×8.0米,覆土与消防车荷载较大。
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常见问题

Q1 楼盖减掉的自重,传到基础还能剩下多少?

不存在一个通用比例,只能按基础工程量和控制工况单独算。同样是减掉一吨竖向荷载,落在桩基、天然地基和地基处理三种情况上,对应的费用差别很大。

Q2 软土地基上做预应力楼盖是不是最划算?

关键在基础到底由沉降控制,还是由承载力控制。当沉降主要受软弱层厚度和相邻荷载支配时,减重带来的边际效果有限,地基处理量也不会跟着自重同比例减少。

Q3 岩石地基上还有必要用预应力楼盖吗?

只盯着省基础这一项,收益通常不大,这个判断成立的前提是场地已经排除了岩溶、土洞、破碎带和土岩组合带来的差异沉降。如果项目同时还要降层高、加净高、放大跨度或者减少柱子,那就应该把预应力楼盖纳入比选范围,再按综合造价拉平比较。

Q4 地下水位高,减重会不会反而增加抗浮成本?

有可能。自重本身是对抗浮有利的荷载,楼盖减重意味着抗浮储备变少,抗浮措施这笔费用要一起算进账。带地下室、带覆土的项目,抗浮这一项要单列出来算。

Q5 冷链库房、地下车库这类活荷载很大的项目,减重贡献是不是很小?

活荷载越高,自重减轻对竖向荷载总量的影响就越小。这类项目采用预应力楼盖,价值更多体现在柱网、跨度、层高和裂缝控制上;基础节省要单独核算,一开始就按比例估算容易失真。

把地勘报告、柱网与层高、荷载标准值、基础形式和设计院已有方案发给我们,银泰建构的工程师会判断减重能否传导到基础、传到哪一步,并做一份功能目标相同的基础工程量比较。

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