張潔靜 顧永騰 陳 偉

某地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益研究

張潔靜 顧永騰 陳 偉

0 引言

隨著城市地下空間的不斷開(kāi)發(fā)，地下室設(shè)計(jì)日益廣泛。地下室通常體量較大，其頂板的結(jié)構(gòu)形式對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)有重要影響。因此，合理選擇結(jié)構(gòu)形式對(duì)工程成本的控制起著關(guān)鍵作用，建設(shè)單位在工程投資核算時(shí)，地下室頂板的優(yōu)化設(shè)計(jì)往往受到很大的重視。

目前，地下室頂板較為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有主次梁體系、十字梁體系、井字梁體系、無(wú)次梁大板結(jié)構(gòu)體系及無(wú)梁樓蓋體系等，究竟采用何種結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)合理，還有待深入研究。本文將結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)地下室頂板提出了無(wú)次梁大板結(jié)構(gòu)體系、十字梁體系和十字梁加次梁體系三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益分析與比較，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)工程實(shí)踐。

1 工程概況

某高層辦公樓項(xiàng)目，底部為3層地下室（商業(yè)用），其主樓采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室采用框架結(jié)構(gòu)，未考慮人防、消防車和覆土荷載。地下室長(zhǎng)205m、寬148m，主要柱網(wǎng)尺寸為8.4m×9.2m，標(biāo)準(zhǔn)跨的柱截面尺寸為800mm×800mm。設(shè)計(jì)時(shí)，以首層地下室作為計(jì)算嵌固端。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 5011—2010）要求，地下室在地上結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，相關(guān)范圍以外的地下室頂板宜采用梁板結(jié)構(gòu)。因本工程覆土較厚，且地下室體量很大，為了節(jié)約成本以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)甲方的要求，設(shè)計(jì)時(shí)給出了3種結(jié)構(gòu)方案，即大板式梁板布置方案（圖1）、十字梁式梁板布置方案（圖2）和十字梁加次梁式梁板布置方案（圖3）。為了節(jié)約造價(jià)，對(duì)3種結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)構(gòu)方案選型

由于甲方對(duì)工程造價(jià)及項(xiàng)目工期要求嚴(yán)格，在確定地下室頂板的設(shè)計(jì)方案時(shí)，對(duì)地下室的各種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行比選，計(jì)算時(shí)取地下室標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算分析。

2.1 大板式梁板樓蓋

大板式梁板樓蓋是由大板和主梁組成，沒(méi)有次梁。該方案施工最便捷，可節(jié)約人力成本縮短工期，后期隔墻可靈活布置，方便后期自由分隔房間，但造價(jià)較高。經(jīng)計(jì)算，該工程梁板式頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用常規(guī)梁形式，框架梁取400mm×900mm，板厚250mm，梁混凝土等級(jí)為C35。隔墻荷載取11kN/m2，1/3隔墻荷載加至樓面活載；樓面恒載取1.9kN/m2，活載取8.0kN/m2，梁上線荷載為0。相關(guān)梁板配筋如圖4所示。

2.2 十字梁式梁板樓蓋

十字梁式梁板樓蓋由主梁、正交的相同截面次梁與現(xiàn)澆板組成。該方案有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，且能較大限度地發(fā)揮樓板的雙向承載能力，后期房間布置靈活。經(jīng)計(jì)算，該工程十字梁頂板結(jié)構(gòu)的框架梁取400mm×900mm，次梁取300mm×700mm，板厚取150mm，梁混凝土等級(jí)為C35。隔墻荷載取11kN/m2，1/3隔墻荷載加至樓面活載；樓面恒載取1.9kN/m2，活載取8.0kN/m2，梁上線荷載為0。相關(guān)梁板配筋如圖5所示。

2.3 十字梁加次梁式梁板樓蓋

十字梁加次梁式梁板樓蓋由主梁、正交的相同截面次梁、隔墻下次梁及現(xiàn)澆板組成。該方案經(jīng)濟(jì)性與十字梁相差不大，但后期管線布置不靈活，無(wú)法靈活布置房間。經(jīng)計(jì)算，該方案頂板結(jié)構(gòu)的框架梁取400mm×900mm，次梁取300mm×700mm，小次梁取300mm×600mm，板厚取120mm，梁混凝土等級(jí)為C35；樓面恒載取1.9kN/ m2，活載取4.0kN/m2，梁上線荷載為11.0kN/m2。相關(guān)梁板配筋如圖6所示。

表1 結(jié)構(gòu)方案比較

3 各種方案的經(jīng)濟(jì)性比較

對(duì)該工程地下室頂板進(jìn)行綜合成本分析，統(tǒng)計(jì)各方案單位體積混凝土含量、鋼筋含量、單位面積模板工程用量及梁板（不含柱）造價(jià)，計(jì)算結(jié)果比較如表1所示。

從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，十字梁加次梁式梁板布置的樓蓋單位面積含鋼量最低，十字梁式次之，大板式結(jié)構(gòu)最高。十字梁加次梁式梁板布置的梁板造價(jià)比大板結(jié)構(gòu)的梁板造價(jià)低20%，較十字梁式梁板布置低7.5%，故十字梁加次梁式梁板樓蓋的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)方案，但與十字梁式梁板樓蓋造價(jià)相差不大。

從施工方面來(lái)看，大板式梁板體系由于梁少，減少了支模工作量，節(jié)省了人力成本，施工最便捷；十字梁式梁板樓蓋后期可自由分隔房間，且較十字梁加次梁式梁板樓蓋結(jié)構(gòu)美觀，易于布置通風(fēng)和水電消防管道。故大板式梁板體系的施工優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)方案。

從結(jié)構(gòu)受力方面來(lái)看，在無(wú)人防荷載的情況下，十字梁體系能發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益。十字梁體系通過(guò)合適的梁系布置，較大限度地發(fā)揮了樓板的雙向承載能力，控制了板厚，減少了次梁數(shù)量，使得樓面荷載傳力路徑更直接、合理，降低了整體鋼筋數(shù)量。故十字梁體系在結(jié)構(gòu)受力方面優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)方案[1-2]。

綜合比較分析，筆者認(rèn)為十字梁式梁板布置方案較為合理，比較適合本工程。

4 結(jié)語(yǔ)

在地下室頂板結(jié)構(gòu)選型方面，以上幾種地下室頂板樓蓋結(jié)構(gòu)形式在實(shí)際工程中均有應(yīng)用。我們?cè)陧?xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的地下室頂板結(jié)構(gòu)形式。普通地下室頂板結(jié)構(gòu)可優(yōu)先選擇十字梁體系；而在人防區(qū)，可優(yōu)先考慮采用無(wú)次梁大板體系。當(dāng)?shù)叵率覍痈咭筝^為嚴(yán)格，設(shè)計(jì)條件較為苛刻，一般結(jié)構(gòu)體系難以滿足要求時(shí)，可考慮采用無(wú)梁樓蓋體系。在實(shí)際工程中，應(yīng)結(jié)合工程的具體情況，選擇合適的結(jié)構(gòu)方案。

[1] 張穎,文元.地下室頂板不同梁板布置形式的經(jīng)濟(jì)性探討[J].建筑結(jié)構(gòu),2013(2):59-62.

[2] 徐建明.地下室頂板結(jié)構(gòu)多種方案的經(jīng)濟(jì)性分析[J].建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2011.

Reach on the Economic Benefi t of the Structural Design of Basement Roof

Zhang Jiejing Gu Yongteng Chen Wei

文章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)地下室頂板結(jié)構(gòu)大板式梁板布置方案、十字梁式梁板布置方案及十字梁加次梁布置方案三種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較分析，綜合考慮造價(jià)、施工、結(jié)構(gòu)性能等因素，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，認(rèn)為地下室頂板十字梁式布置方案結(jié)構(gòu)布置靈活，更經(jīng)濟(jì)適用。

經(jīng)濟(jì)性；地下室頂板；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Combining with the work cases, the paper analyzes and compares the economy of the three structure plans which are the plate structure, the cross beam structure and the structure of cross beam plus second cross beam so as to optimize the structural design in consideration of cost, construction, performance, structure, and other factors. The result is that cross beam structure of basement roof is fl exible, which is more economical and practical.

economy, basement roof, structural design

2016-03-15）

張潔靜，同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)碩士，杭州市房屋安全鑒定事務(wù)管理中心工程師；顧永騰，上海經(jīng)緯建筑設(shè)計(jì)研究院浙江分院（杭州風(fēng)格建筑設(shè)計(jì)有限公司）一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師；陳偉，浙江工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)碩士，杭州市房屋安全鑒定事務(wù)管理中心工程師。