一、工程概况

本工程现为方案阶段，如图1.1所示：底板原设计为筏板形式，江苏开来预应力工程有限公司运用“有粘结预应力板”专利技术将其改为预应力设计方案。设计范围9轴~14轴交于K轴~Q轴之间。

图1.1 方案设计区域示意图（图中蓝色方框区域）

二、设计方案

2.1 设计方案制定原则

本工程预应力设计方案遵循以下原则：

在现有技术基础上，用最经济的手段来获得预定条件下满足设计所预期的各种功能的要求，包括安全性、适用性、耐久性。

2.2 设计依据

1） 甲方提供的地库图纸；

2）《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010（2015版）；

3）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012；

4）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010。

2.3 设计软件的选择

普通方案设计采用的结构设计软件是YJK。我司采用的是美国CSI公司开发研制的ETABS和SAFE软件，它将有限元分析理论完整的应用到结构分析设计过程中，分析结果经多次设计及施工实践证明其更接近实际受力情况，是一种分析和设计底板和楼板的强有力的工具。

2.4 设计荷载取值

预应力方案荷载设计值与原模型普通方案一致，底板设计水头为1.3m。

2.5 设计方案的制定

根据本工程的自身受力特征，我司针对底板制定了相应的预应力方案。

底板：由于底板受力路径清晰，故采用预应力筏板结构。预应力板跨度8.4m，板厚为250mm厚，板中配置预应力筋。

预应力方案采用的是C40混凝土，并采用1x7股有粘结钢绞线（基本参数为As=140mm²；fptk=1860MPa；σcon=0.75fptk=1395Mpa）；普通钢筋选用三级钢，fy=360MPa。

3.1 建立SAFE及ETABS模型

单元基本尺寸以8.4m为主，方案有限元结构模型如图3.1.1~图3.1.2所示：

图3.1.1 地下室顶板SAFE模型平面布置图

图3.1.2 底板实体结构三维布置

D代表恒载，L代表活载，S代表净水浮力设计值

承载能力极限状态：

COMB D+L

COMB 0.5*S （0.5表示标准值除以设计值）

3.3 运行后变形及各应力图

3.3.1 变形图

模型输入预应力筋后运行，生成的变形图如3.3.1所示：

图3.3.1 底板在标准组合下变形图

图3.3.2.1 底板弯矩M11

图3.3.2.2 底板弯矩M22

选取荷载组合COMB ENV HP下的内力，如图3.5.1~图3.5.2所示：

图3.5.1 底板板带弯矩（ENV max）

图3.5.2 底板板带轴力（ENV max）

3.5 配筋结果

底板普通方案及预应力方案配筋如表3.6.1所示：

表3.6.1 底板普通方案及预应力方案配筋

4.1 预应力方案节省工程量阐述

采用预应力方案后，在造价大幅度降低，结构更加优化。 

本工程计算工程量包括，钢筋混凝土节省工程量、结构净空费用、模板费用，并以safe模型方案为依据。

4.2 材料取费原则

依据建筑工程消耗量标准，各材料综合费用取值如下：钢筋（8～12）含税综合单价6500元/吨，钢筋（14～25）含税综合单价6300元/吨,钢筋（＞25）含税综合单价6200元/吨。地下室防水含税综合单价32元/m²。

C40砼含税综合单价680元/m³。模板含税综合单价75元/m²。预应力钢筋综合费用16000元/吨。此综合费用包括人、材、机、各项规费、管理费以及税金等等,未包括下浮价格以及预应力设计咨询费。

4.3 主材含量分析

具体工程量对比如表4.3.1及表4.3.2所示：

表4.3.1 预应力方案工程量

表4.3.2 普通方案工程量

4.4 造价对比

具体造价对比如表4.4.1及表4.4.2所示：

表4.4.1 预应力方案造价

表4.4.2 普通方案造价

5.1 降低结构层高

采用预应力结构可显著降低结构截面高度，从而在保证净高不变的情况下，降低层高。

改善建筑使用功能，增加净空，缩短施工周期。

5.2 具良好的经济性，节约材料，降低建造成本

根据建设部关于推广建筑业十项新技术的文件规定，地下室底板适宜采用预应力筏板基础：

1.能对筏板施加预应力以调整基底反力，使之分布均匀；

2.缓解墙柱对筏板的冲切作用，提高筏板的抗冲切能力，一般可减薄筏板厚度1/3～1/4；

3.使筏板的混凝土处于受压状态，提高结构的抗裂、抗掺和耐久性能；

4.缓解结构双向超长带来的混凝土收缩应力和温度应力问题；

5.减少挖深，减轻结构自重，提高结构整体抗浮能力。

5.3 具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能

提高结构及构件的抗震性和刚度。

通过调整结构方案、增加使用功能、降低层高、减少维护结构、节约节能、降低造价。

六、方案建议

由以上分析可得如下结论：

采用预应力方案后，防水底板直接造价降低为291/m²，相对于原设计方案节省107元/m²。本经济对比方案仅考虑钢筋、混凝土、模板（材料）所带来的直接经济效益，未考虑预应力带来的其他经济效益。

预应力混凝土结构相对于普通混凝土方案，除具有良好的经济性外，还具有节约资源、施工方便、良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能、防水性能好等优势。