武漢某項(xiàng)目地下室底板的限額設(shè)計(jì)

蘇志良

摘要：在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行限額設(shè)計(jì)，是目前建設(shè)單位對設(shè)計(jì)單位的要求。其中地下室底板的設(shè)計(jì)是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的組成部分，而地下室底板的結(jié)構(gòu)方案有多種，本項(xiàng)目主要針對兩種常見方案—倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式與普通梁板結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，結(jié)果表明，對常用柱網(wǎng)的地下室底板采用倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式是較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：地下室底板；倒無梁樓蓋；普通梁板；限額設(shè)計(jì)

1.概述

底板的結(jié)構(gòu)形式有多種，如普通梁板式、倒無梁樓蓋式等。普通梁板式是較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，因其傳力途徑明確，整體剛度好，對抗震有利等優(yōu)點(diǎn)，常用于工程設(shè)計(jì)當(dāng)中；倒無梁樓蓋式也是現(xiàn)在較常見的結(jié)構(gòu)形式，因其板厚較厚，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗浮能力，在施工方面，具有省磚模、省底板外防水做法、樓面鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。本文通過武漢某工程，對此兩種常見的結(jié)構(gòu)形式在經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行比較，結(jié)果表明，對于常用柱網(wǎng)，在地下室底板設(shè)計(jì)中采用倒無梁樓蓋形式較普通梁板式更為經(jīng)濟(jì)。

2.項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目包括5棟32層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓，1層地下室，地上建筑的總建筑面積約100000m2，地下建筑面積約20000m2，地下室屬于超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.設(shè)計(jì)條件

本項(xiàng)目為一層地下室，柱距8.0mx8.1m，柱截面為500mmx500mm，水浮力為31kN/m2，底板面上的使用荷載：恒載4.0kN/m2，活載為2.5kN/m2；底板設(shè)計(jì)時(shí)還需控制裂縫，板底為0.2mm，保護(hù)層厚度為50mm；板面為0.3mm，保護(hù)層厚度為20mm。鋼筋：除梁箍筋為HPB300以外，均為HRB400?；炷恋燃墳镃30。

底板強(qiáng)度撓度裂縫主要受兩種荷載工況控制，向下力（自重、一般使用恒活荷載）和向上力（浮托力）兩種主要工況，所以向上向下要分開兩次計(jì)算，取兩次計(jì)算結(jié)構(gòu)的較大值配筋。需注意，當(dāng)計(jì)算向上力（浮托力）工況時(shí)，模型荷載以負(fù)值輸入計(jì)算結(jié)果有時(shí)不合理，故習(xí)慣上將向上的荷載（負(fù)值）按向下的荷載（正值）輸入，計(jì)算結(jié)果，板面與板底對調(diào)。

底板設(shè)計(jì)時(shí)還需注意荷載的分項(xiàng)系數(shù)取值。當(dāng)計(jì)算底板撓度裂縫時(shí)，采用荷載準(zhǔn)永久組合，即恒載為1.0，活載為0.3～0.8（可詳荷載規(guī)范），此時(shí)水浮力按恒載考慮；當(dāng)計(jì)算底板強(qiáng)度時(shí)，采用荷載基本組合，即1.2*恒+1.4*活，或1.35*恒+1.0*活，需注意，當(dāng)計(jì)算向上力工況時(shí)，由于底板自重及其面層對抗浮有利，其分項(xiàng)系數(shù)取1.0，而水浮力可按恒載考慮。

底板采用梁板結(jié)構(gòu)形式時(shí)，采用PKPM中PMCAD及SATWE模塊計(jì)算，采用倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式時(shí)，采用PKPM中SLABCAD模塊計(jì)算。

4.結(jié)構(gòu)方案

本項(xiàng)目的底板方案設(shè)計(jì)了4種，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，方案1和方案2是普通梁板式，方案3和方案4是倒無梁樓蓋式；方案1和方案2的區(qū)別在于計(jì)算基礎(chǔ)梁端部梁底裂縫時(shí)，梁端彎矩的取值不同；工程設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)為承臺剛度較大，在水浮力作用下，基礎(chǔ)梁取承臺邊的彎矩值復(fù)核裂縫即可，而方案2則取到柱邊的彎矩。方案3和方案4的區(qū)別在承臺的大小，當(dāng)承臺較大時(shí)（方案4），承臺周圍的底板附加鋼筋與通長鋼筋之間的級配會合理一些。各方案的設(shè)計(jì)圖如下：

5.經(jīng)濟(jì)對比

各個(gè)方案統(tǒng)一取8.1m*8m標(biāo)準(zhǔn)跨計(jì)算造價(jià)。通過考慮各個(gè)施工工序，如土方開挖、砌磚模、底板防水，底板澆筑等，所產(chǎn)生的費(fèi)用來計(jì)算基礎(chǔ)底板的總造價(jià)，具體造價(jià)統(tǒng)計(jì)如下表：

說明：1、方案1和2的工程量：底板（h=300mm，雙層雙向 12@180及另加板筋），1個(gè)承臺及2根基礎(chǔ)粱；方案3和4的工程量：底板（h=350mm，雙層雙向 14@200及另加板筋），1個(gè)承臺；2、上表中“基礎(chǔ)土方（機(jī)器）”的清單量是按底板板厚計(jì)算的，“基礎(chǔ)土方（人工）”的清單量是根據(jù)承臺及基礎(chǔ)梁體積計(jì)算的；工程量清單綜合單價(jià)是參考了當(dāng)?shù)仨?xiàng)目的綜合單價(jià)。

由上表可知，倒無梁樓蓋式底板比普通梁板式底板的混凝土用量略多，[（22.7+3.3）-（19.4+1.9+2.4）]=2.3m3；但其他的分項(xiàng)工程清單量，倒無梁樓蓋式比普通梁板式都少，特別在含鋼量方面，倒無梁樓蓋式為36.1kg/m2（方案3），普通梁板式為48.1kg/m2（方案1），倒無梁樓蓋式比普通梁板式含鋼量低了33%；再從每平米總造價(jià)可以看出，倒無梁樓蓋式比普通梁板式省了（668.9-571.1）/571.1=17.1%；由此可見，倒無梁樓蓋式底板的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于普通梁板式。

上述都是從表中直接得出的結(jié)論，但倒無梁樓蓋式底板相對于普通梁板結(jié)式底板的經(jīng)濟(jì)效益并不止于此，其還具有較大的間接效益。主要體現(xiàn)在施工方面，底板采用了無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式，不但節(jié)省磚模、人工挖土方及地下室室外防水做法等施工工序的工程量，還具有鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，從而大大地提高施工速度，縮短了工期，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，與此同時(shí)也有效地節(jié)約社會資源。

6. 結(jié)論及建議

（1）通過對2種地下室底板的結(jié)構(gòu)方案（倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式與普通梁板結(jié)構(gòu)形式）的經(jīng)濟(jì)性以及間接效益的對比分析，一層地下室底板采用倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式節(jié)省用鋼量33%、總造價(jià)17.1%，同時(shí)較大縮短了工期，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益；因此，倒無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式底板的經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于普通梁板結(jié)構(gòu)形式。

（2）隨地下室層數(shù)的增加，水浮力與本例相差較多時(shí)，地下室底板結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)性能還待具體分析；因此，應(yīng)做到具體項(xiàng)目具體分析，即使結(jié)構(gòu)方案相同時(shí)，其具體構(gòu)件尺寸等還是有待優(yōu)化的，應(yīng)盡量做到最大限度地節(jié)約社會資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2011）

[3]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）