大底盤(pán)建筑組團(tuán)地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

程秀菊 能肖文

隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車(chē)的普及，越來(lái)越多的住宅小區(qū)建造成大底盤(pán)建筑組團(tuán)的形式，即幾乎將整個(gè)建筑場(chǎng)地挖空做地下車(chē)庫(kù)(有時(shí)兼具防空功能)，車(chē)庫(kù)頂板建造住宅，覆土綠化，建造道路，以滿(mǎn)足汽車(chē)日益增多的要求，目前對(duì)這種大底盤(pán)地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般有兩種方案:方案一，地下室頂板做300 mm以上的厚板(厚度的選擇根據(jù)地下室頂板嵌固、防水、板跨等)，只設(shè)主梁，不設(shè)次梁，做法與地下室底板相似;方案二，設(shè)主梁后，在板跨中間增設(shè)十字次梁，下面本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)這兩種情況從工程造價(jià)、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)方面進(jìn)行比較。

1 工程實(shí)例

江蘇某高檔住宅小區(qū)，一層大底盤(pán)地下室上4幢高層住宅，為便于分析比較，僅選取雙向3跨非住宅范圍地下室頂板為研究對(duì)象，柱網(wǎng)8.2 m ×6.0 m，柱截面500 mm ×600 mm，覆土 1.5 m，車(chē)庫(kù)頂板覆土荷載，考慮土中含水，取土與水重度為20 kN/m3，地下室頂板施工荷載為5 kN/m2，消防車(chē)荷載國(guó)家荷載規(guī)范要求不小于20 kN/m2;梁板鋼筋均采用HRB400，對(duì)地下車(chē)庫(kù)頂板結(jié)構(gòu)布置采用以上兩種方案，結(jié)構(gòu)計(jì)算分析采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編PKPM軟件。方案一:長(zhǎng)向主梁截面500 mm×900 mm，短向主梁為400 mm×800 mm，板厚300 mm。經(jīng)計(jì)算，板配筋長(zhǎng)向?yàn)镃14@200雙向，短向?yàn)镃16@200雙向，另外支座處每跨長(zhǎng)向附加負(fù)筋C14@200，短向支座處每跨附加負(fù)筋C16@200。結(jié)構(gòu)布置、梁配筋見(jiàn)圖1。方案二:主梁，柱子同方案一，增設(shè)十字次梁，梁截面300 mm×700 mm，板跨居中布置。根據(jù)GB 50108-2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范4.1.7條，地下室頂板厚度取250 mm，經(jīng)計(jì)算板配筋兩個(gè)方向均為C12@200，結(jié)構(gòu)布置、梁配筋見(jiàn)圖2。

圖1 方案一：無(wú)次梁的主梁布置方案

圖2 方案二：十字形次梁布置方案

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 工程造價(jià)

兩種方案混凝土和鋼筋用量比較見(jiàn)表1。

表1 兩種方案混凝土和鋼筋用量對(duì)比結(jié)果

本研究區(qū)面積442.8 m2，由表1得出混凝土平均單方質(zhì)量方案一為0.41 m3/m2，方案二為0.403 m3/m2;鋼筋平均單方質(zhì)量方案一為0.096 t/m2，方案二為0.070 t/m2，材料單價(jià)按本工程施工時(shí)期各項(xiàng)材料市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算。其中普通鋼筋綜合單價(jià)6 500元/t，混凝土綜合單價(jià)440元/m3，方案一單方造價(jià)為804元/m2，方案二單方造價(jià)為632元/m2，方案二比方案一造價(jià)可以節(jié)約21%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.2 結(jié)構(gòu)方案

1)結(jié)構(gòu)抗震性能。結(jié)構(gòu)是作為一個(gè)各種構(gòu)件所組成的整體系統(tǒng)來(lái)受力的，結(jié)構(gòu)冗余度對(duì)結(jié)構(gòu)的延性能力影響很大，延性在結(jié)構(gòu)的抗震中起著關(guān)鍵作用，在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)承載力儲(chǔ)備難以滿(mǎn)足時(shí)，通過(guò)變形能力儲(chǔ)備，利用延性來(lái)耗散地震輸入的能量，避免罕遇地震下結(jié)構(gòu)的倒塌破壞。從抗震性能來(lái)看，顯然十字形次梁布置方案更符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，具有較多的結(jié)構(gòu)冗余度，良好的延性，結(jié)構(gòu)體系更加合理。

2)地下室抗浮。該工程由于地下水位較高，因此存在抗浮問(wèn)題。增加地下室重量是解決抗浮問(wèn)題的一個(gè)直接有效的辦法?？垢『奢d主要有土重、地下室頂板、底板、梁、柱等結(jié)構(gòu)自重，方案一:抗浮荷載為便于比較不考慮地下室底板及柱子G1=1.5×10 ×442.8+(49.11+132.84)×25=11 190.75 kN，方案二:G2=1.5 ×10 ×442.8+(49.11+132.84)×25=11 103 kN。方案二比方案一抗浮荷載減少87.75 kN，僅減少約0.8%，主要是因?yàn)榈叵率翼敯褰Y(jié)構(gòu)自重相比覆土來(lái)說(shuō)所占比重較小，因此抗浮荷載重量方案一、二相當(dāng)。

2.3 施工

方案二較方案一梁總數(shù)較多，方案一模板需要674 m2，十字形次梁布置方案模板需要792 m2，模板減少17.5%，很顯然無(wú)次梁的主梁布置方案施工方便，對(duì)工期較緊的工程來(lái)說(shuō)這種方案有較大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)無(wú)次梁的主梁布置方案也有利于消防噴淋管線的布設(shè)。

3 設(shè)計(jì)總結(jié)

對(duì)一般情況下覆土1.5 m，考慮消防車(chē)荷載的地下車(chē)庫(kù)頂板而言，十字形次梁布置方案比無(wú)次梁的主梁布置方案有良好的經(jīng)濟(jì)性和結(jié)構(gòu)性能。比較發(fā)現(xiàn)，本工程主要是無(wú)次梁的主梁布置方案板的配筋較十字形次梁布置方案大很多，才導(dǎo)致其造價(jià)增多，如果覆土較淺，活荷載也較小的情況下，方案一板的配筋會(huì)大幅減少，采用無(wú)次梁的主梁布置方案在控制經(jīng)濟(jì)性和施工進(jìn)度方面是有意義的。

因此，對(duì)一般工程而言根據(jù)地下室頂板規(guī)模、荷載情況等方面進(jìn)行綜合比選是有必要的。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 葉列平，曲 哲，陸新征.提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思路與方法［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008，29(4):42-50.

［3］ GB 50108-2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006版)［S］.

［5］ GB 50108-2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范［S］.