何守民 袁 燊

(深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230000)

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模越來越大，同時(shí)也變得越來越擁擠，在有限的土地上，高層建筑拔地而起，人們也逐漸開始把目光投向地下，尋求地下空間的有效利用。從工程造價(jià)的高低和施工工期的長短考慮，地下室的結(jié)構(gòu)選型其實(shí)是值得關(guān)注的一個(gè)重要部分，這是因?yàn)榈叵率蚁鄬?duì)于地上建筑，其所占面積比例相當(dāng)大，單方土建造價(jià)更高，施工工期更長，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益有著舉足輕重的影響，因此地下室的結(jié)構(gòu)選型更顯得突出和重要[1]。本文在某小區(qū)地下室樓蓋進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型過程中，對(duì)目前常見的五種屋蓋結(jié)構(gòu)方案分別建模試算，并從材料用量、層高、施工便捷性等多方面綜合比選，最終確定選用空心密肋樓蓋方案。

2 工程概況

某擬建項(xiàng)目位于安徽省合肥市，由A，B，C，D四個(gè)地塊組成，A地塊規(guī)劃為城市景觀綠地，不在此次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，B～D地塊為住宅小區(qū)，總建筑面積43.6萬m2，其中地上部分32.4萬m2，地下部分11.2萬m2，各地塊均設(shè)置有獨(dú)立的單層地下室，除C地塊西北角的商業(yè)、幼兒園、鄰里中心等社區(qū)配套以外，所有住宅單體均在地下室范圍內(nèi)。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年,安全等級(jí)二級(jí),抗震設(shè)防烈度7度，地震加速度0.10g，地下室頂板覆土1.5 m，恒載取27 kN/m2(不含樓板自重)，局部區(qū)域有較厚的景觀覆土堆坡，荷載按實(shí)取值；活載按施工活載和平時(shí)使用活載較大值，取7.0 kN/m2，消防車道及登高面的荷載根據(jù)GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[2]并按照覆土厚度進(jìn)行折減。

3 地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

本工程地下室采用框架結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型之前，首先要確認(rèn)柱網(wǎng)尺寸，常規(guī)地下室的柱網(wǎng)布置有大、小柱網(wǎng)之分(見圖1)，從結(jié)構(gòu)受力及經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，小柱網(wǎng)布置比大柱網(wǎng)布置更具備成本優(yōu)勢，但單純以結(jié)構(gòu)受力及經(jīng)濟(jì)性作為確定柱網(wǎng)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)較為片面，經(jīng)估算，小柱網(wǎng)布置中框架柱的數(shù)量約為大柱網(wǎng)布置的兩倍，大柱網(wǎng)布置的視野通透、觀感開闊、停車及出入方便，在使用上較小柱網(wǎng)布置更加舒適，綜合考慮后本工程最終采用大柱網(wǎng)布置，柱網(wǎng)尺寸為8.1 m×8.1 m。

在柱網(wǎng)尺寸確認(rèn)后，待選的地下室樓蓋結(jié)構(gòu)方案主要有以下幾種：1)井字梁；2)大板；3)大板加腋；4)無梁樓蓋；5)空心密肋樓蓋。采用YJK軟件分別對(duì)5種方案建模試算，進(jìn)行方案比選，試算模型均為5跨×5跨、柱網(wǎng)尺寸8.1 m×8.1 m的框架結(jié)構(gòu)，荷載統(tǒng)一取值,恒載取27 kN/m2(不含樓板自重)，活載取7.0 kN/m2。梁、板、柱混凝土等級(jí)為C30，鋼筋為HRB400，框架柱截面均采用600×600。

計(jì)算結(jié)果如圖2～圖6所示，所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸單位均為mm，各方案中鋼筋、混凝土單位面積用量均為YJK軟件統(tǒng)計(jì)，僅作為地下室樓蓋方案結(jié)構(gòu)選型階段的參考因素，與實(shí)際工程量有所出入。

3.1 井字梁方案

井字梁方案(如圖2所示)是沿縱、橫兩個(gè)方向各布置兩道次梁，呈井字型，高度相同，不分主次，共同受力的樓蓋布置。主梁截面取550×850，次梁截面取300×700，板厚取180，經(jīng)計(jì)算，本方案樓蓋混凝土單位面積用量為0.361 m3/m2，鋼筋單位面積用量為68.73 kg/m2。

3.2 大板方案

大板方案(如圖3所示)是沿縱、橫兩個(gè)方向僅布置與框架柱相連的框架梁，不布置次梁的樓蓋布置。主梁截面取550×850，板厚取350，經(jīng)計(jì)算，本方案樓蓋混凝土單位面積用量為0.430 m3/m2，鋼筋單位面積用量70.77 kg/m2。

3.3 大板加腋方案

大板加腋方案(如圖4所示)是在大板方案基礎(chǔ)上，樓板由端部帶有斜腋的平板所組成的樓蓋布置。主梁截面取550×850，板厚取250，板腋取1 500(長)×250(高)，經(jīng)計(jì)算，本方案樓蓋混凝土單位面積用量為0.437 m3/m2，鋼筋單位面積用量為61.07 kg/m2。

3.4 無梁樓蓋方案

無梁樓蓋方案(如圖5所示)是不設(shè)梁、樓板直接支承在柱上、樓面荷載直接通過柱子傳至基礎(chǔ)的板柱結(jié)構(gòu)體系[1]。板厚取400，柱帽2 500×2 500，高度850，經(jīng)計(jì)算，本方案樓蓋混凝土單位面積用量為0.390 m3/m2，鋼筋單位面積用量為51.41 kg/m2。

3.5 空心密肋樓蓋方案

空心密肋樓蓋方案(如圖6所示)是在大板方案基礎(chǔ)上，樓板由端部帶有斜腋的平板所組成的樓蓋布置。主肋截面取600×550，小肋取200×550，板厚取150，柱帽2 500×2 500，高度850，經(jīng)計(jì)算，本方案樓蓋混凝土單位面積用量為0.337 m3/m2，鋼筋單位面積用量為50.27 kg/m2。

4 方案對(duì)比分析

在相同的柱網(wǎng)、荷載等條件下，對(duì)以上五種方案分別從材料用量、層高、施工便捷性等進(jìn)行對(duì)比，完成方案選型分析。

從混凝土用量上看，大板加腋>大板>無梁樓蓋>井字梁>空心密肋樓蓋；從用鋼量上看，大板>井字梁>大板加腋>無梁樓蓋>空心密肋樓蓋；在考慮風(fēng)管等設(shè)備管線高度后，滿足地下室凈高要求的基礎(chǔ)上，地下室層高主要由結(jié)構(gòu)高度控制，從層高上看，井字梁、大板、大板加腋方案的層高相同，空心密肋樓蓋方案次之，無梁樓蓋方案的層高最??；從施工便捷性上看，無梁樓蓋方案最優(yōu)，模板加工簡單，鋪設(shè)方便，重復(fù)利用率高，空心密肋樓蓋、大板方案次之，其中空心密肋樓蓋需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求布置固定尺寸的成品膜殼，大板加腋、井字梁方案再次之，主要由于大板加腋樓蓋的加腋部分斜模板的固定較為困難，支撐腳手架的鋼管高度不一。

材料用量、層高、施工便捷性均是地下室經(jīng)濟(jì)性的影響因素，其中材料用量是最直觀的影響因素，而地下室的層高決定了地下室的總埋深，減小層高，能有效減少土方開挖、基坑支護(hù)以及抗浮措施上的造價(jià)投入，地下室側(cè)壁土壓力和底板水浮力的降低也能減少相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋，可以取得可觀的綜合經(jīng)濟(jì)效益。施工便捷性高，會(huì)減少施工周期，也會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，空心密肋方案與無梁樓蓋方案較優(yōu)，綜合經(jīng)濟(jì)性最佳，近年來，無梁樓蓋大量應(yīng)用在地下室工程中，但已出現(xiàn)了較多的坍塌事故，如北京市石景山區(qū)西黃村A-E地塊地下車庫、江西南昌象湖新城的雍景灣地下車庫等，經(jīng)事故分析，多由于施工不規(guī)范，局部堆載超限，導(dǎo)致柱帽受沖切破壞，空心密肋樓蓋除設(shè)置柱帽抗沖切外，其主肋在柱端均有箍筋加密區(qū)，提高了柱帽的抗沖切能力，本工程最終選用空心密肋樓蓋方案。

5 結(jié)語

1)在地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型之前，應(yīng)根據(jù)建筑需求確定合理的柱網(wǎng)尺寸。

2)從材料用量、層高、施工便捷性等多方面進(jìn)行對(duì)比分析后，最終從五種方案中選定各方面均較優(yōu)的空心密肋樓蓋方案作為本工程地下室樓蓋結(jié)構(gòu)方案，需要注意的是本次對(duì)比僅用于確定設(shè)計(jì)方案，材料用量為YJK軟件統(tǒng)計(jì)，與實(shí)際有所出入，各方案試算模型中結(jié)構(gòu)構(gòu)件不一定是最優(yōu)的截面配筋。