梁板式與筏板式底板經(jīng)濟(jì)比較

戴向榮

(廣東中山建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，廣東中山 528400)

在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，以最少的投資產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益是絕大多數(shù)建筑工程投資者的必然追求，如何在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，節(jié)約工程建設(shè)造價(jià)，一直是廣大工程技術(shù)人員不斷努力的目標(biāo)。建筑工程造價(jià)控制與諸多因素相關(guān)，雖然其實(shí)際投資主要發(fā)生在施工階段，但節(jié)約投資的可能性卻主要發(fā)生在施工以前的階段，尤其是設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)階段是投資控制最主動(dòng)有效的環(huán)節(jié)。

筏板式底板結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單，傳力途徑短捷，較之傳統(tǒng)的梁板結(jié)構(gòu)體系具有整體性好、建筑效果好，充分利用地下車庫空間，可有效地降低地下層高等優(yōu)點(diǎn)。在施工時(shí)具有節(jié)約模板、支模簡(jiǎn)單、板面鋼筋綁扎方便、設(shè)備安裝方便等特點(diǎn)，從而縮短施工工期。筏板式底板已作為一種常見的底板形式廣泛應(yīng)用于地下車庫中，其經(jīng)濟(jì)性也成為工程師所關(guān)注的問題，為論證其經(jīng)濟(jì)性，本文通過一工程實(shí)例對(duì)比分析梁板式與筏板式底板的經(jīng)濟(jì)性。

1 梁板式與筏板式底板的特點(diǎn)

梁板式底板施工時(shí)，梁需要做磚模，土方開挖量大，施工工序多，且防水難以處理。筏板式底板是現(xiàn)代建筑的一種結(jié)構(gòu)形式，它的特點(diǎn)是沒有梁系，板面荷載由板直接傳遞給柱。筏板式底板的優(yōu)點(diǎn)為:便于布置管線和施工，有效減少土方開挖量;在施工方面，具有施工支模簡(jiǎn)單、節(jié)約模板，樓面鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高了施工速度。但筏板底板需要用到較厚的樓板以抵抗豎向構(gòu)件產(chǎn)生的沖切力［1］。

梁板式底板可以認(rèn)為框架柱、框架梁間可以直接傳遞彎矩、剪力和軸力。而筏板式底板則假定是由柱上板帶和柱形成“等代框架”，當(dāng)柱作為等代框架的情況下，其寬度大大超過柱寬，受力狀態(tài)較為復(fù)雜［2］。筏板式底板受力原理為:有一部分樓面荷載(大體相應(yīng)于柱寬的那部分荷載)產(chǎn)生的彎矩可以通過板直接傳給柱，而其余部分都可通過扭矩進(jìn)行傳遞:這時(shí)可以假設(shè)柱兩側(cè)與柱等寬的板為扭臂。柱寬以外的那部分荷載使扭臂受扭。扭臂又將這些扭矩傳遞給柱，使柱受彎矩，最終全部的荷載由柱傳給基礎(chǔ)［3］。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

來安4號(hào)車庫總建筑面積20 595.5 m2(如圖1所示)，屬非人防范圍，車庫底板標(biāo)高－4.800 m，頂板標(biāo)高－1.100 m，頂板覆土800厚，地下水位標(biāo)高－1.100 m。地下室底板承受水浮力作用，水浮力的荷載約為41 kN/m2。柱距為8 m×6 m。

圖1 來安4號(hào)車庫平面圖

2.2 梁板式底板結(jié)構(gòu)

采用大板結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置見圖2。根據(jù)地下室抗浮水位進(jìn)行試算，因跨度及荷載較大，考慮底板的裂縫控制，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，底板厚度取350 mm，x向梁截面為400 mm×1 000 mm，y向梁截面300 mm×900 mm。

2.3 筏板式底板結(jié)構(gòu)

因本工程地下室柱距比較均勻，且縱橫兩個(gè)方向跨度適中，可考慮采用筏板設(shè)計(jì)方法，利用柱下四樁承臺(tái)作為柱帽，借鑒板柱體系常用的等代框架的思路，對(duì)地下室底板劃分成柱上板帶和跨中板帶進(jìn)行有限元分析，以計(jì)算板帶的內(nèi)力和配筋。筏板式底板結(jié)構(gòu)的平面布置圖見圖3，板厚為400 mm。

2.4 結(jié)果分析

梁板式底板按普通框架結(jié)構(gòu)在PKPM中進(jìn)行計(jì)算，梁的配筋在SATWE中進(jìn)行分析，板的配筋在PMCAD中進(jìn)行分析。

筏板式底板板帶劃分及建模在PMCAD中進(jìn)行，在SLABCAD中進(jìn)行分析。

以上的計(jì)算結(jié)果均以最大裂縫0.2 mm控制進(jìn)行配筋，計(jì)算結(jié)果見圖2，圖3。

為了較快地進(jìn)行比較，且不失一般性，取跨中8 m×6 m的板跨進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，計(jì)算的過程中，扣除承臺(tái)的混凝土及鋼用量，梁板式底板梁的混凝土用量及鋼用量取一半，分析結(jié)果見表1。

從表1中可看出，與梁板式底板相比，筏板式底板的混凝土用量略高，相差0.59%;筏板式底板的鋼用量比梁板式底板的少，相差38%。按當(dāng)?shù)氐脑靸r(jià)，梁板式底板混凝土用量17.04 m3，所需費(fèi)用約 8 085.14 元;鋼用量 0.278 m3等于 2.188 t，所需費(fèi)用約12 952.96元。筏板式底板混凝土用量17.14 m3，所需費(fèi)用約8 132.59 元;鋼用量0.173 m3等于1.357 t，所需費(fèi)用約8 033.44 元。該板跨單從混凝土和用鋼量上比較，使用筏板式底板可節(jié)省4 871.93元，即每平方米可節(jié)省約101.50元?？梢姡m然筏板式底板的混凝土用量略比梁板式底板的高，但鋼用量卻節(jié)省了很多，再從施工工期及土方量上考慮，筏板式底板是較經(jīng)濟(jì)的。

圖2 梁板式底板配筋圖

圖3 筏板式底板配筋圖

表1 梁板式與筏板式底板混凝土用量及鋼用量對(duì)比 m3

3 結(jié)語

本文通過梁板式和筏板式底板對(duì)混凝土用量和鋼用量進(jìn)行對(duì)比，筏板式底板比梁板式底板經(jīng)濟(jì)，筏板式底板的混凝土用量比梁板式底板的混凝土用量略高出0.59%，與梁板式底板相比，筏板式底板的鋼用量可節(jié)省38%，使用筏板式底板每平方米可節(jié)省約101.50元。

［1］姚春燕，王立平.無梁樓蓋與普通梁板結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.工程技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2011(8)：67-68.

［2］蘇 原，潘映兵.無梁樓蓋結(jié)構(gòu)計(jì)算及其在地下車庫工程中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析［J］.陜西科學(xué)，2010，12(186)：15-16.

［3］徐姣娟.淺談地下車庫中應(yīng)用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法［J］.生命與災(zāi)害，2010(sup)：110-112.