黃海鑫

摘要：地下室設計是建筑結(jié)構(gòu)設計中重要的組成部分。地下室頂板結(jié)構(gòu)形式有多種，在保證結(jié)構(gòu)可靠性和使用性的前提下，還應兼顧其經(jīng)濟性指標。.本文結(jié)合工程實際，針對工程地下室結(jié)構(gòu)設計作出多種不同布置形式的方案分析比較，以達到安全適用，經(jīng)濟合理的設計目的

關(guān)鍵詞：地下室結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟性

1 工程概況

該工程由10棟單體建筑組成，采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。本工程總建筑面積約為 240000m2，其中，地上建筑面積約為 13.30000m2，2 層（局部 3 層）地下室建筑面積約為 10.70000m2。除 T1、T6 首層及地下 1 層和地下 2 層商業(yè)部分為重點設防類（乙類）之外，其余單體均為標準設防類（丙類）。

結(jié)合商業(yè)規(guī)劃、建筑場地以及使用功能的要求，T1、T6 塔樓在首層與商業(yè)裙房不設置分隔縫，作為 2 層以上塔樓的底盤連為整體；T10 通過設置防震縫和雙向滑動支座鋼連廊，拆分為 4 個單體獨立設計；其他各單體結(jié)構(gòu)自首層起完全分開、彼此獨立；各單體結(jié)構(gòu)均以地下室頂板作為嵌固端。

2 樓蓋結(jié)構(gòu)方案

2.1 樓蓋計算單元

選取柱網(wǎng)尺寸為 8.5 m ×8.5 m，水平及豎直方向均為 5 跨的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋作為計算模型，計算結(jié)果取圖1所示的居中區(qū)域作為樓蓋計算及分析單元。地下室頂板鋪設 1.0 m 厚的覆土，其容重取 18 kN/m2。頂板考慮建筑面層營造做法，取恒荷載為 4 kN/m2，活荷載考慮消防車荷載 20 kN/m2，按照文獻[1]中依據(jù)樓蓋板格跨度的大小分別予以折減，其數(shù)值不小于 10 kN/m2。

圖1 樓蓋計算單元示意圖

地下室框架柱的截面尺寸取600 mm×600 mm，框架梁截面尺寸及頂板厚度隨樓蓋布置方式的變化取值不同。地下室結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，框架柱、框架梁板的混凝土強度等級分別為 C55、C35，梁縱筋、箍筋和板鋼筋均采用 HRB400。

2.2 樓蓋布置方式

地下室結(jié)構(gòu)常用的樓蓋形式有主次梁樓蓋、十字梁樓蓋、無梁樓蓋等多種結(jié)構(gòu)型式，本文依據(jù)規(guī)范[2]對地下室頂板分別提出單向單道次梁體系、單向雙道次梁體系、十字次梁體系、井字次梁體系、無次梁厚板體系、空心樓蓋體系共計 6 種結(jié)構(gòu)樓蓋布置方案（圖2），對其分別進行結(jié)構(gòu)計算分析，以比較不同樓蓋的經(jīng)濟性。

圖2 比選樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖

2.3 結(jié)構(gòu)設計原則

基于上述樓蓋平面布置形式，為便于比較計算結(jié)果，主次梁截面尺寸和板厚的確定以梁、板配筋滿足相關(guān)規(guī)范及規(guī)程[3-5]的設計要求，并使梁、板的配筋處于合理范圍之內(nèi)作為前提條件，具體如下：

（1）結(jié)構(gòu)梁、板的撓度以 1/250 作為控制標準；

（2）結(jié)構(gòu)梁、板的頂面、底面的裂縫寬度分別控制在 0.2、0.3 mm 之內(nèi)；

（3）結(jié)構(gòu)梁、板的保護層厚度按二 a 類環(huán)境類別取值，分別為 25、20 mm；

（4）結(jié)構(gòu)梁、板的配筋率分別控制在 1.0% ～1. 2%、0.3% ～ 0.4% 之間。為降低結(jié)構(gòu)用鋼量，結(jié)構(gòu)主、次梁上部設置通長架立鋼筋，樓板采用雙層雙向鋼筋通長布置為主；對梁、板支座處配筋不足區(qū)域另行設置附加鋼筋。

3 經(jīng)濟性比較

不同于常規(guī)樓蓋，地下室頂板的厚度須按照規(guī)范[6]的要求考慮防水處理，本工程中所用樓蓋 a）～d）的板厚均取 250～ 350 mm；樓蓋 e）為無次梁結(jié)構(gòu)，其板厚為 500 mm；樓蓋 f）采用現(xiàn)澆空心樓蓋，依據(jù)現(xiàn)行設計規(guī)范[5]計算及構(gòu)造要求取其樓板總厚度為500 mm?？招臉巧w采用高度為 250 mm 箱體填充，箱體底面為正方形，邊長為600 mm ×600 mm；箱體頂面及底面的混凝土層厚度均為 125 mm。

3.1 樓蓋梁板計算

樓蓋布置方案中的樓蓋 a）～ e）采用中國建筑科學研究院 PKPM 系列軟件中的 SATWE 模塊直接計算，樓蓋 f）采用規(guī)范[5]擬梁法等代后，再由SATWE進行計算分析；配筋、撓度以及裂縫的計算采用 PKPM 相關(guān)后處理模塊處理。按照結(jié)構(gòu)設計原則進行反復試算，得到滿足預設設計要求的各個樓蓋方案梁板的截面尺寸及配筋；其中，樓蓋梁板的具體構(gòu)件信息見表 1。

3.2 梁板材料用量

綜合圖 3 所示梁板在正常使用極限狀態(tài)以及承載能力極限狀態(tài)下的計算結(jié)果，得到其相應的混凝土及鋼筋用量見表 2、表 3。從表中可以看出，通過對樓板中的混凝土采用空心箱體填充，極大降低了樓蓋的自重并減小了梁板的配筋，故框梁空心樓蓋方案 f 的混凝土及鋼筋用量最小。采用常規(guī)梁板布置的方案 a 至方案 e 中，方案 b 所示的單向雙道次梁方案所用混凝土及鋼筋用量最為經(jīng)濟。

3.3 樓蓋經(jīng)濟性分析

梁、板所用混凝土選用強度等級為 C35 的商品混凝土，包含工地運費與泵送費在內(nèi)的單價按 400 元/m3計算。HRB400 級的鋼筋單價以直徑規(guī)格劃分，價格介于 3 620 ～3 690元 / t 區(qū)間，統(tǒng)計計算時取其平均值 3 650 元 / t作為依據(jù)?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土模板造價的計算，均按混凝土與模板接觸面的面積按照 60 元/m2計算。

現(xiàn)澆空心樓蓋中所用的箱體材料及其附屬配件折算至單個箱體的綜合價格約為 95 元/個。根據(jù)以上單價規(guī)定，對經(jīng)過計算配筋設計的 6種類型梁板進行標準柱網(wǎng)造價統(tǒng)計。為便于比較分析，將其換算為單位面積土建造價，見表 4；其中，現(xiàn)澆空心樓蓋中箱體的綜合價格折算計入單位面積總造價中。

從表 4 中可以看出，采用框梁空心樓蓋方案 f以及單向雙道次梁方案 b 的混凝土及鋼筋用量最小，框梁厚板樓蓋 e 的用量最大；方案 f 以及方案 e的模板用量最省，方案 d 的用量最多；綜合單價方案f 最為經(jīng)濟，方案 b 略高于方案 f。綜合考慮防水處理以及管線布置等因素，方案 b 為最經(jīng)濟的樓蓋形式。

4 結(jié)束語

介紹了地下室結(jié)構(gòu)的設計選型，通過對6 種不同形式樓蓋在覆土與消防車荷載作用下單位面積材料用量的分析，對其頂板結(jié)構(gòu)進行了經(jīng)濟性分析及比較，得到了適用的樓蓋布置方式。

參考文獻：

[1]中國建筑科學研究院. GB 50009—2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]中國建筑科學研究院. GB 50011—2010 建筑抗震設計規(guī)范[S]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]中國建筑科學研究院. JGJ 3—2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]中國建筑科學研究院. GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]中冶建筑研究總院有限公司. JGJ/T 268—2012 現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[6]總參工程兵科研三所. GB 50108—2008 地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2008.