人防地下室不同樓蓋形式經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

高 瑩

(廣州市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

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人防地下室不同樓蓋形式經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

高 瑩

(廣州市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

通過選用六種樓蓋結(jié)構(gòu)形式對(duì)人防地下室頂板進(jìn)行計(jì)算，從鋼筋混凝土用量、結(jié)構(gòu)凈高、鋼筋混凝土總造價(jià)等方面，對(duì)比分析了各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后得出最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案，為人防地下室頂板結(jié)構(gòu)選型提供參考。

人防地下室，樓蓋，鋼筋，混凝土

0 引言

人防地下室是一種在戰(zhàn)時(shí)可以保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全的地下防護(hù)建筑物。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)對(duì)地下空間的要求越來(lái)越高，由于人防地下室工程造價(jià)較高，在當(dāng)前我國(guó)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)建筑開發(fā)商的必然追求，如何在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，節(jié)約工程建設(shè)成本，一直是工程技術(shù)人員不斷努力的目標(biāo)。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理是決定工程建設(shè)項(xiàng)目投資效益的重要環(huán)節(jié)之一。因此人防地下室的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)應(yīng)受到重視。人防地下室設(shè)計(jì)中采用何種樓蓋形式是影響人防地下室整體經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)關(guān)鍵因素，而何種樓蓋結(jié)構(gòu)方案最為經(jīng)濟(jì)，目前觀點(diǎn)較多。因此本文對(duì)人防地下室頂板分別采用十字梁樓蓋、單向板樓蓋、井字梁樓蓋、大板樓蓋、無(wú)梁樓蓋及空心樓蓋進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比不同樓蓋形式的梁板鋼筋含量、混凝土用量、鋼筋造價(jià)、混凝土造價(jià)以及鋼筋混凝土總造價(jià)，得出最經(jīng)濟(jì)的樓蓋形式以供參考。

1 樓蓋結(jié)構(gòu)形式選擇

人防地下室頂板樓蓋形式主要有梁板式樓蓋和無(wú)梁樓蓋形式。梁板式結(jié)構(gòu)工藝成熟、整體性好，各個(gè)構(gòu)件傳力明確，但結(jié)構(gòu)層高較高且模板制作復(fù)雜。而無(wú)梁樓蓋可以減少層高，施工方便，工期短，但是對(duì)于頂板標(biāo)高變化較多，柱網(wǎng)區(qū)格內(nèi)長(zhǎng)短跨之比大于1.5，且柱網(wǎng)兩個(gè)方向少于三跨時(shí)[3]，不宜選用無(wú)梁樓蓋。雖然空心樓板具有自重輕的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于有覆土的露天頂板其防水性不好。

人防地下室頂板主要承受樓面恒載，人防荷載，戰(zhàn)時(shí)不拆遷的固定設(shè)備，有覆土的頂板，除覆土荷載外，還需考慮消防車荷載。人防荷載只與靜荷載同時(shí)組合，不與活載組合。且常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載和核武器爆炸動(dòng)荷載均按一次作用考慮。進(jìn)行人防頂板計(jì)算時(shí)，板的允許延性比按3.0考慮。

計(jì)算條件:選取雙向5跨單層結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型，層高為3.9 m，柱跨8.1 m×8.1 m，抗震設(shè)防烈度為7度，場(chǎng)地類別為Ⅰ類，框架抗震等級(jí)為三級(jí), 混凝土等級(jí)為C35，鋼筋為HRB400，考慮到核6常6 級(jí)在人防地下室應(yīng)用較多，本文人防荷載按6級(jí)考慮。根據(jù)人防規(guī)范[1]，人防頂板最小厚度要求200 mm，對(duì)于有覆土的頂板滿足防水要求不小于250 mm；最小配筋率為0.25%，其中無(wú)梁樓蓋板配筋率不應(yīng)小于0.3%，人防荷載作用下材料綜合調(diào)整系數(shù)，鋼筋為1.35，混凝土為1.5。選取以下幾種樓蓋形式用盈建科軟件進(jìn)行計(jì)算分析比較，得到各樓蓋體系經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，各樓蓋梁板等計(jì)算參數(shù)詳見表1。

2 各樓蓋材料用量及結(jié)構(gòu)凈高對(duì)比分析

表1 人防地下室各樓蓋梁板計(jì)算參數(shù) mm

經(jīng)計(jì)算分析，得到各樓蓋的梁板構(gòu)件混凝土用量、鋼筋用量、結(jié)構(gòu)凈高和材料造價(jià)，詳見表2。

通過對(duì)比分析，由表2可知：

1)混凝土用量最少的樓蓋形式是十字梁，混凝土用量最多的樓蓋形式是無(wú)梁樓蓋。由于十字梁和單向板板厚較薄，次梁比井字梁樓蓋少，所以混凝土用量最少；反之，無(wú)梁樓蓋和大板樓蓋較厚，混凝土用量最多。

表2 各樓蓋材料用量、結(jié)構(gòu)凈高和造價(jià)

2)從各樓蓋鋼筋用量來(lái)看，空心樓蓋的鋼筋用量是最少的，其次為無(wú)梁樓蓋，單向板，大板樓蓋，十字梁，鋼筋用量最多的樓蓋形式是井字梁結(jié)構(gòu)。由于空心樓蓋中間采用空心模盒，減少了混凝土用量，即減輕了結(jié)構(gòu)自重，再加上板較厚，板的整體剛度增大，所以最終板的鋼筋用量較少。而井字梁板厚200 mm，兩道次梁，頂板配筋由最小配筋率控制，頂板厚度未得到充分發(fā)揮，因此鋼筋用量較大。

3)從各樓蓋結(jié)構(gòu)凈高來(lái)看，節(jié)省結(jié)構(gòu)層高最多的是無(wú)梁樓板，其次是空心樓板，大板樓蓋，井字梁，十字梁，結(jié)構(gòu)凈高最矮的樓蓋形式是單向板。梁板式結(jié)構(gòu)層高由梁高控制，故結(jié)構(gòu)凈高較矮；無(wú)梁樓蓋和空心樓蓋層高由板厚控制，故結(jié)構(gòu)凈高占優(yōu)勢(shì)。

4)從鋼筋和混凝土用量的總造價(jià)分析，空心樓蓋的鋼筋用量是最少的，單向板和十字梁造價(jià)相差不大，其次為無(wú)梁樓蓋，大板樓蓋，鋼筋用量最多的樓蓋形式是井字梁結(jié)構(gòu)。鋼筋單價(jià)較高，故含鋼量高的結(jié)構(gòu)方案鋼筋混凝土總造價(jià)越高。

通過對(duì)以上鋼筋、混凝土用量及結(jié)構(gòu)凈高和鋼筋混凝土總造價(jià)這四個(gè)指標(biāo)分析，空心樓蓋和無(wú)梁樓蓋的綜合經(jīng)濟(jì)性相比其他樓蓋形式更優(yōu)，可作為人防地下室頂板結(jié)構(gòu)方案的首選。但是選擇頂板樓蓋形式時(shí)還需要綜合考慮其他因素選擇最合理的方案，如：1)當(dāng)人防地下室平時(shí)為機(jī)械停車庫(kù)時(shí)，不宜采用空心樓蓋形式。因?yàn)榭招臉巧w上翼緣比較薄，很難固定化學(xué)錨栓[2]。2)當(dāng)頂板標(biāo)高變化較多，柱網(wǎng)區(qū)格內(nèi)長(zhǎng)短跨之比大于1.5，且柱網(wǎng)兩個(gè)方向少于3跨時(shí)，不宜采用無(wú)梁樓蓋[3]。3)空心樓蓋施工時(shí)芯模容易上浮移位，且板容易開裂，當(dāng)人防地下室為首層頂板時(shí)，不宜采用空心樓蓋。4)梁板式結(jié)構(gòu)整體剛度好，變形小，使用范圍廣，但層高受限時(shí)，不宜考慮。5)無(wú)梁樓蓋模板簡(jiǎn)單，施工速度快，減少了模板損耗及支拆模的人工成本。6)根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第 6.1.14 條和高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中第3.6.3 條[4，5]：地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室在地上結(jié)構(gòu)的相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用梁板式結(jié)構(gòu)，若地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端 ，需外擴(kuò)3跨且不少20 m。7)從建筑功能方面考慮，無(wú)梁樓蓋不需要吊頂抹灰，平滑的板底可改善通風(fēng)條件?？招臉巧w因空腔結(jié)構(gòu)具有良好的保溫和隔音效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)六種樓蓋形式比較分析，人防地下室采用空心樓蓋在降低層高和用鋼量方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但空心樓板容易開裂，且計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面還不夠成熟，施工時(shí)需要專業(yè)人員配合且芯模容易上浮影響施工質(zhì)量，芯模產(chǎn)品多樣化且無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，芯模價(jià)格不太經(jīng)濟(jì)，因此空心樓蓋應(yīng)用上很多甲方不認(rèn)可故無(wú)法實(shí)施。無(wú)梁樓蓋雖然材料總造價(jià)高于十字梁，但是無(wú)梁樓蓋對(duì)于減小結(jié)構(gòu)層高最為明顯，而層高和埋深是決定土建造價(jià)的關(guān)鍵因素之一，層高減小，結(jié)構(gòu)總埋深和豎向構(gòu)件高度也減小，基坑開挖的土方量也會(huì)減少，底板的抗浮水頭也會(huì)減小，整個(gè)工程造價(jià)都會(huì)減少。所以無(wú)梁樓蓋在結(jié)構(gòu)選型中可以優(yōu)先考慮。井字梁樓蓋形式通常頂板配筋由最小配筋率控制，使得頂板厚度未得到充分發(fā)揮，因此不建議采用此方案。十字梁和單向板樓蓋雖然造價(jià)不相上下，但是十字梁樓蓋減少層高更優(yōu)于單向板樓蓋。

[1] GB 50038—2005,人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 郝 鵬.現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋的優(yōu)缺點(diǎn)[J].山西建筑，2011，37(5)：43-44.

[3] 全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——防空地下室[Z].2009.

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

[5] JGJ 3—2010,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Economic comparison analysis of different civil defense basement floor systems

Gao Ying

(GuangzhouCivilDefenseBuildingDesignAcademyCo.,Ltd,Guangzhou510500,China)

Through selecting six kinds of floor system structure forms, the article calculates civil defense basement floor, comparatively analyzes their merits and defects from aspects of steel reinforced concrete dosage, structural height and total steel reinforced concrete cost, and finally draws optimal economic structural scheme, which has provided some guidance for civil defense basement floor structure selection.

civil defense basement, floor system, steel, concrete

1009-6825(2017)15-0023-02

2017-03-07

高 瑩(1984- )，女，碩士，工程師

TU352.1

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