李鐵成

廣東省東莞市鼎峰地產(chǎn)集團(tuán)有限公司 52000

摘要：近年來(lái)地下室工程日益增多，地下室頂板樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于地下室工程總造價(jià)控制意向重大。目前頂板樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案多樣，本文以項(xiàng)目工程為案例，通過(guò)對(duì)常用的幾種地下室頂板結(jié)構(gòu)形式在不同荷載條件作用下，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，得出結(jié)論，供地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型參考。

關(guān)鍵詞：地下室頂板；結(jié)構(gòu)選型；經(jīng)濟(jì)性比較；無(wú)梁樓蓋；綜合造價(jià)

近年來(lái)，隨著高層建筑的增多，地下室設(shè)計(jì)日益廣泛，在住宅項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，地下室建設(shè)往往占有較大的比重，因此建設(shè)單位在進(jìn)行工程投資核算時(shí)，項(xiàng)目地下室設(shè)計(jì)往往受到重視。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)荷載大：地下室頂板覆土較厚，荷載較大，且常有消防車荷載及頂板人防荷載；

2）柱網(wǎng)間距大：地下室柱網(wǎng)間距常為8 ～ 9 米，有時(shí)更可達(dá)10 米以上，柱網(wǎng)間距較大；

3）受專業(yè)空間要求限制：地下室因其層高相對(duì)較小，且控制較為嚴(yán)格，地下室頂板梁截面高度較大時(shí)，若加上設(shè)備管道高度，地下室凈高較難滿足建筑專業(yè)要求。

一、地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的多樣性

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，采用何種結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)，目前觀點(diǎn)較多，本文現(xiàn)結(jié)合工程案例分析，對(duì)以上幾種地下室頂板結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，提出個(gè)人一些淺見(jiàn)。

二、以案例為基礎(chǔ)的多方案地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

某項(xiàng)目設(shè)有地下兩層地下室，地下室柱網(wǎng)為8. 4mx8. 4m，地下室層高為4m，柱截面為600x600 ㎜，砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋均采用HRB400 三級(jí)鋼。

a）模型分析方法

主次梁體系、十字梁體系、井字梁體系、無(wú)次梁大板體系采用Satwe 軟件分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖1 ～ 圖4。樓板鋼筋采用塑性法計(jì)算，板頂部分鋼筋通長(zhǎng)配置，通長(zhǎng)鋼筋滿足構(gòu)造要求；梁端支座負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)取0. 8，梁截面按梁端支座經(jīng)濟(jì)配筋率（1. 4%左右）控制。無(wú)梁樓蓋體系采用平板設(shè)計(jì)，柱頂設(shè)置矩形平托板柱帽，柱帽尺寸滿足沖切計(jì)算及構(gòu)造尺寸要求，結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖5。

無(wú)梁樓蓋體系采用PKPM—SlabCAD 有限元分析，并劃分為柱上板帶和跨中板帶，進(jìn)行有限元后處理配筋。進(jìn)行地下室頂板綜合成本分析時(shí)，統(tǒng)計(jì)各方案單位面積砼含量、鋼筋含量及單位面積綜合單價(jià)。單位面積綜合單價(jià)不僅包含材料費(fèi)，還包含為完成工程所需要的人工費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、機(jī)具使用費(fèi)和企業(yè)管理費(fèi)、利潤(rùn)、各種規(guī)費(fèi)和稅金，及一定的風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用，是分部分項(xiàng)工程單價(jià)的全部費(fèi)用，也可認(rèn)為是工程發(fā)承包單位價(jià)格。

b）不同覆土厚度結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

地下室頂板上因設(shè)備管線布置、景觀堆坡及園林小品等要求，頂板不同部位，上部覆土厚度常不相同。以頂板覆土厚度取0. 6m、1. 2m、1. 8m 三種情況進(jìn)行比較分析，頂板覆土自重按18kN /m3 考慮，頂板活荷載取5kN/m2，暫不考慮消防車道及人防荷載，地下室頂板結(jié)構(gòu)混凝土綜合價(jià)格取550元/m3，鋼筋綜合價(jià)格為6300 元/噸。在不同覆土厚度情況下，各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸見(jiàn)表1，各主要材料指標(biāo)見(jiàn)表2。

c）不同活載工況結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

地下室上常布設(shè)應(yīng)急消防車輛施救停放位置及通行車道，承受消防車荷載；也常作為人防掩蔽場(chǎng)所，承受人防荷載，因此頂板上除考慮一般均布活載外，也?？紤]消防車荷載及頂板人防荷載。以頂板覆土厚為1. 2m 為條件，按一般均布活載5kN /m2、消防車荷載和頂板人防荷載三種情況分析比較。

三、地下室頂板各方案經(jīng)濟(jì)性比較

從以上表格可以看出，地下室頂板在恒載起控制作用時(shí)，十字梁體系有較好的經(jīng)濟(jì)性；而當(dāng)頂板上活載較大，承受消防車荷載或人防荷載時(shí)，大板體系卻有較好表現(xiàn)。

這是因?yàn)樵诤爿d起控制作用時(shí)，十字梁體系通過(guò)合適的梁系布置，較大限度的發(fā)揮了樓板的雙向承載能力，控制了板厚，減少次梁數(shù)量，使得樓面荷載傳力路徑傳遞更直接、合理，降低了整體鋼筋數(shù)量；在活載起控制工況下，活載布置及作用對(duì)配筋影響較大，大板體系通過(guò)增大板跨，減少頂板上活荷載作用，發(fā)揮樓板承載能力，取得了較好的效果。

四、地下室層高對(duì)于地下室經(jīng)濟(jì)性的影響

地下室外墻除受到墻體外側(cè)回填土作用外，還受到地下水壓力、回填土傳來(lái)的上部活載作用以及人防荷載作用，其層高變化對(duì)于地下室綜合造價(jià)也影響較大。本案例中，室外標(biāo)高為±0.000，地下室頂板及地下室水位標(biāo)高去-1.2m，采用PKPM 軟件在有、無(wú)人防兩種工況進(jìn)行分析，對(duì)不同層高地下室外墻經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)計(jì)，詳見(jiàn)表5。在表中可以看出，地下室層高每增加100mm，單位建筑面積造價(jià)約增加15 元/㎡。而據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，地下車庫(kù)層高每增加100mm 時(shí)，土方開(kāi)挖及基坑支護(hù)等工程綜合成本約增加25 元/㎡左右。綜合統(tǒng)計(jì)，地下室層高每增加100mm 時(shí)，地下室總成成本約增加30 ～ 45 元/㎡。

由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)叵率翼敯蹇紤]采用無(wú)梁樓蓋體系時(shí)，可以在保證建筑、設(shè)備最小使用空間要求的基礎(chǔ)上，最大限度的降低地下室層高，降低了地下室工程直接或間接費(fèi)用，從而使工程總成本降低，起到控制工程總投資、加快施工進(jìn)度、提高結(jié)構(gòu)觀賞性的作用；但是無(wú)梁樓蓋體系的延性及安全度低于其他幾種，在造價(jià)差別不大的情況沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

五、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，在項(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。在普通地下室頂板，優(yōu)先選擇十字梁體系；而在人防區(qū)，則考慮采用無(wú)次梁大板體系；而當(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。在設(shè)計(jì)條件較為苛刻的情況下，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)在建筑方案階段提前介入，在建筑室外高程、地下室層高、柱距及頂板覆土厚度等對(duì)于工程造價(jià)影響較為明顯的部位，發(fā)揮引導(dǎo)作用，滿足結(jié)構(gòu)安全性的前提下，提高地下室整體高程，減小地下室柱網(wǎng)跨度，在保證建筑、設(shè)備最小使用空間要求的基礎(chǔ)上，最大限度的降低地下室層高，減少覆土厚度，從而最終達(dá)到有效控制工程總造價(jià)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院. JGJ3 - 2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院. GB50011 - 2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院. GB50010 - 2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]PKPM 系列（2010年版）結(jié)構(gòu)軟件用戶手冊(cè)及技術(shù)條件[M]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.

[6]李國(guó)勝. 高層建筑地下室及地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)選型的經(jīng)濟(jì)比較[J].建筑結(jié)構(gòu)·技術(shù)通訊

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一個(gè)過(guò)寬、失敗的電梯廳是北京飯店（雖然不是寫字樓，可是可以借鑒）（圖3），電梯廳8m寬，由于8臺(tái)群控，上下穿梭，加上地毯導(dǎo)致的靜電，往往在按鈕時(shí)打電，十分恐怖。此外有一種時(shí)常發(fā)生的問(wèn)題：基于許多城市地處地震區(qū)，把核心筒的墻作為抗震墻是理所當(dāng)然的?？墒墙ㄖ焸兎浅Ｈ菀装央娞蓍T的短墻也設(shè)計(jì)成抗震墻，可是通?？拐饓Χ际潜容^厚的，當(dāng)三臺(tái)或四臺(tái)電梯成排的時(shí)候，往往客人看不見(jiàn)后面兩臺(tái)電梯門開(kāi)了沒(méi)有（圖4-3），等到發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)去而趕過(guò)去的時(shí)候，門已經(jīng)關(guān)上了，非常惱火。其實(shí)只要不把該墻設(shè)計(jì)成厚的抗震墻，而設(shè)計(jì)成填充墻即可。填充墻就薄得多了，那樣就看得見(jiàn)了（圖4-2）。

那么墻薄了，對(duì)抗震是不是不利呢？其實(shí)并不是，由于該墻有很多洞口，起不了多大的抗震作用。倘若這道墻減薄0.2m，而將電梯背后的抗震墻加厚0.1m，這樣的抗震效果反而更加好。其次，把這道墻改成填充墻后，還有一個(gè)幼師，那就是無(wú)論電梯的信號(hào)箱是什么樣子，無(wú)論電梯定哪個(gè)廠商的型號(hào)，填充墻都可以適應(yīng)。這對(duì)上下分區(qū)的電梯組，還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)。鑒于低區(qū)電梯的上空是能夠加以利用的，少了一堵抗震墻，上面部位就能夠成為一個(gè)大房間，可作為數(shù)據(jù)庫(kù)或者會(huì)議室（圖4-1），增加有效使用面積，一舉數(shù)得。一個(gè)小小的舉措，就能夠把被動(dòng)變成主動(dòng)。

四、寫字樓內(nèi)部設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題

1、防火的問(wèn)題

在高層寫字樓中，人流量比較大，這樣對(duì)于電的使用量隨之增大，和低樓層建筑相比較，發(fā)生火災(zāi)的機(jī)率較大。所以對(duì)寫字樓的電氣、水暖設(shè)施應(yīng)單獨(dú)走線，并安裝煙霧報(bào)警器。更急需要重視的是，不可以為了方便一味地多安裝電源插口。對(duì)電源插口數(shù)量適當(dāng)?shù)目刂?，減輕線路負(fù)荷，減少發(fā)生事故的可能性。按照建筑防火的相應(yīng)需求，高層寫字樓的樓梯大部分是用來(lái)緊急情況進(jìn)行疏散的。所以各層樓梯的位置需要相同，還要容易到達(dá)，樓層內(nèi)部應(yīng)設(shè)立明確的指示標(biāo)志。在樓梯的出入口，應(yīng)當(dāng)有充足的空間，避免出現(xiàn)緊急情況時(shí)出現(xiàn)擁擠踩踏。

2、垃圾處理

往往高層寫字樓都是由上千人集中在一起辦公的，每天產(chǎn)生大量的垃圾，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行考慮的是：垃圾清理方面、收集和處理安排專門通道，一是為了使得清潔效率提高，二是為了確保辦公區(qū)域清潔、隔離病菌。

3、電氣問(wèn)題

（1）應(yīng)急照明

當(dāng)高層出現(xiàn)火災(zāi)或者其他類型故障、災(zāi)害的時(shí)候，造成正常照明系統(tǒng)中斷而需要啟動(dòng)照明，也叫做事故照明。應(yīng)急照明的安裝必須要具有科學(xué)合理以及人性化，應(yīng)急照明大致安裝在疏散樓梯、消防控制室、消防電梯前室、自備電源室、消防水泵房、變配電室、防排煙機(jī)房的墻面上或者頂棚上。應(yīng)急照明大致疏散指示照明，就是標(biāo)志出口位置的出口標(biāo)志燈以及引導(dǎo)只想出口的指向標(biāo)志燈，符合疏散通道的照明需求。

（2）電梯

在電梯設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)確保位置合理，確保使用者在日常可以出現(xiàn)方便。在遇到電梯緊急情況的時(shí)候，要有快捷方便的方法讓人們迅速撤離。為了確保電梯安全正常的運(yùn)行，以利于滅火、救人，對(duì)此還應(yīng)當(dāng)考慮排水設(shè)施、變配電站、消防泵房、柴油發(fā)電機(jī)房往往設(shè)在高層建筑的地下室。

五、結(jié)束語(yǔ)

高層寫字樓建筑相當(dāng)于是一座城市的“名片”，為城市的發(fā)展提供良好的物質(zhì)保證。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)從經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)各方面出發(fā)，將寫字樓周邊環(huán)境加入一起進(jìn)行考慮，建設(shè)一個(gè)適合社會(huì)人們工作、城市建設(shè)的寫字樓，滿足持續(xù)發(fā)展觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙奇明. 談商業(yè)寫字樓建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn). [J]第40卷第30期.2014.10.

[2] 邱賽飛. 高層寫字樓建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn). [J]建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì).

[3] 壽震華. 高層寫字樓的設(shè)計(jì)要點(diǎn). [J]北京凱帝克建筑設(shè)計(jì)有限公司董事、總建筑師