張學(xué)治

(安徽安德建筑設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230071)

0 引 言

隨著建設(shè)規(guī)模的加大，近年新建住宅小區(qū)的建筑面積越來越大，規(guī)劃要求的車位配比也一直在提高，建設(shè)單位同時(shí)越來越注重提升項(xiàng)目品質(zhì)，往往要求地面建筑物之間要設(shè)坡地、涼亭等景觀，只有建設(shè)地下車庫才能滿足各項(xiàng)要求。長久以來很多設(shè)計(jì)單位都只注重住宅單體設(shè)計(jì)，而忽視地下工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化。選擇合理的地下車庫樓蓋體系不僅可以改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還可以降低工程材料的造價(jià)[1]。本文在設(shè)計(jì)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，以安徽省巢湖市某住宅小區(qū)地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，對大柱網(wǎng)地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)采用三種現(xiàn)澆梁板式樓蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

巢湖市某住宅小區(qū)的地下車庫，地上共8棟多層及高層主樓，地下車庫層高3.6 m，頂板覆土厚1.2 m，抗浮設(shè)防水位為室外地面以下1 m。標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)7.8 m×7.7 m。為滿足抗浮設(shè)計(jì)要求，地下車庫層高只有3.6 m，根據(jù)設(shè)備專業(yè)的要求，地下車庫梁高限制在不大于800 mm。巢湖市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，地下車庫框架抗震等級為三級[2,3]。

根據(jù)地下車庫凈高要求，在梁高限制在不大于800 mm的基礎(chǔ)上考慮樓蓋結(jié)構(gòu)形式，地下車庫樓蓋可采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁等結(jié)構(gòu)形式。三種樓蓋結(jié)構(gòu)形式考慮有無消防車荷載兩種工況分別進(jìn)行分析對比。

2 無消防車荷載時(shí)地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)選型

地下車庫頂板在建造施工和使用維修時(shí)，往往需要運(yùn)輸、堆放大量建筑材料與施工機(jī)具，根據(jù)文獻(xiàn)[4]地下室頂板設(shè)計(jì)時(shí)施工活荷載一般不小于4.0 kN/m2，根據(jù)[文獻(xiàn)5] 地下室頂板活荷載宜控制在5.0 kN/m2以內(nèi)。本項(xiàng)目在無消防車荷載的區(qū)域活荷載取5.0 kN/m2。三種樓蓋結(jié)構(gòu)形式分別建模分析如下：

(1)主梁大板結(jié)構(gòu)，板厚250 mm，主梁截面為400 mm×800 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖1、圖2所示。板面配筋為10@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為12@125雙向拉通。

圖1 主梁大板結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(梁)

圖2 主梁大板結(jié)構(gòu)板計(jì)算結(jié)果(板)

(2)單向雙次梁布置，板厚160 mm，主梁截面為400 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×700 mm，平行于次梁的主梁截面為300 mm×700 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖3、圖4所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為8@150雙向拉通。

圖3 單向雙次梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(梁)

圖4 單向雙次梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(板)

(3)十字梁結(jié)構(gòu)，板厚160 mm，主梁截面為400 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×600 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖5、圖6所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為8@150雙向拉通。

圖5 十字梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(梁)

圖6 十字梁結(jié)構(gòu)計(jì)

根據(jù)上述計(jì)算分析結(jié)果，地下車庫頂板無消防車荷載時(shí)，樓蓋分別采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性對比分析見表1。

表1 地下室頂板樓蓋經(jīng)濟(jì)性對比分析(無消防車荷載區(qū)域)

無消防車荷載作用時(shí)，單向雙次梁樓蓋方案和十字梁樓蓋方案較主梁大板樓蓋方案明顯更優(yōu)，單向雙次梁方案與十字梁方案的綜合造價(jià)差值為9.9元/m2，差別不大，差別主要在板支座配筋，單向雙次梁方案略小于十字梁方案的計(jì)算結(jié)果。

3 有消防車荷載時(shí)地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)選型

為節(jié)約造價(jià)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對地下車庫頂板的活荷載只在消防通道和消防登高面的區(qū)域布置消防車荷載，消防車荷載取值按文獻(xiàn)[6]考慮板跨和覆土厚度影響的折減系數(shù)。主梁大板方案的消防車活荷載取20 kN/m2，單向雙次梁方案的消防車活荷載取28 kN/m2，十字梁方案的消防車活荷載取30 kN/m2。有消防車荷載作用時(shí)，三種樓蓋結(jié)構(gòu)形式分別建模分析如下：

(1)主梁大板結(jié)構(gòu)，板厚250 mm，主梁截面為500 mm×800 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖7、圖8所示。板面配筋為10@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為14@110雙向拉通。

圖8 主梁大板結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(板)

(2)單向雙次梁布置，板厚160 mm，主梁截面為500 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×800 mm，平行于次梁的主梁截面為300 mm×800 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖9、圖10所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為10@120(X向) 、8@150(Y向)拉通。

圖9 單向雙次梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(梁)

圖10 單向雙次梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(板)

(3) 十字梁結(jié)構(gòu)，板厚160 mm，主梁截面為500 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×700 mm。計(jì)算分析結(jié)果如圖11、圖12所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計(jì)算另配附加鋼筋，板底配筋為12@180雙向拉通。

圖11 十字梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(梁)

圖12 十字梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果(板)

地下車庫頂板有消防車荷載時(shí)，樓蓋采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性對比分析見表2。

表2 地下室頂板樓蓋經(jīng)濟(jì)性對比分析(有消防車荷載區(qū)域)

消防車荷載作用下，經(jīng)濟(jì)性仍然是單向雙次梁方案最優(yōu)，單向雙次梁方案與十字梁方案的綜合造價(jià)差值為32.2元/m2，雖然主梁大板方案的消防車荷載取值最小，但因其板較厚，自重大，導(dǎo)致其混凝土含量和鋼筋含量均較大，不經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié) 論

(1)在7.8 m×7.7 m柱網(wǎng)下，無論有無消防車荷載作用，單向雙次梁布置時(shí)經(jīng)濟(jì)性明顯更優(yōu)，主梁大板樓蓋綜合造價(jià)最高，不宜采用。

(2)相同工況下，主梁大板樓蓋結(jié)構(gòu)因其板較厚，導(dǎo)致其自重大，板配筋大，不經(jīng)濟(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是模板用量明顯減少，施工速度快。

(3)樓蓋采用單向雙次梁布置和十字梁布置時(shí)，兩種樓蓋結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大，從板的配筋計(jì)算結(jié)果可以看出，單向雙次梁樓蓋的優(yōu)勢主要在于板支座配筋略小于十字梁樓蓋的計(jì)算結(jié)果。

(4)基于上述分析，本項(xiàng)目的地下車樓蓋最終采用了單向雙次梁的布置方案。地下車庫可以采用的樓蓋結(jié)構(gòu)形式還有很多，本文的結(jié)果是根據(jù)實(shí)際工程的柱網(wǎng)和荷載作用下分析得出的，在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對具體情況具體分析，考慮多種因素的影響來確定地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)形式。