人防地下室樓蓋選型①

馬東亞

(同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海200092)

0 引 言

為了達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟和合理的設(shè)計原則［1］，人防荷載作用下地下室樓蓋結(jié)構(gòu)的選型變得尤為重要.

常規(guī)地下室樓蓋包括無梁、梁板式和加腋大板樓蓋等［2］形式.影響地下室結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性指標(biāo)的因素包括地下室凈高、基礎(chǔ)埋深、施工、材料費等［3，4］.

設(shè)備管線綜合需要一定高度;車庫要求凈高.滿足上述高度后，基礎(chǔ)埋深應(yīng)盡量減小以減小基礎(chǔ)造價.現(xiàn)今施工人工費占整個土建費用的比例不斷增加，鋼筋綁扎和支模板均應(yīng)盡量減少人工.而無梁樓蓋可以節(jié)省以上費用.

本文梁板式樓蓋選型選擇了單向梁、十字梁、井字梁的形式.無梁樓蓋選擇了托板+柱帽的形式.加腋大板樓蓋選擇梁板均在支座處加腋的形式.

1 計算模型

選取雙向7 跨單層(層高4m)計算模型，詳見圖1 和圖2.計算參數(shù)、樓蓋中梁、板、柱尺寸，柱網(wǎng)間距、托板+柱帽尺寸、梁板加腋尺寸等詳見表1和表2.考慮是地下室樓蓋，故在計算時簡化計算，不考慮風(fēng)荷載和地震作用.

統(tǒng)計樓蓋材料的單價來自于《上海市2015 年1 月建設(shè)工程價格市場信息》，從中可以得到泵送C30 混凝土價格約為390 元/m3，HRB400 鋼筋價格約為3000 元/t.

表1 基本參數(shù)

表2 承載能力極限狀態(tài)荷載組合

圖1 無梁樓蓋計算模型

2 計算結(jié)果和分析

計算無梁樓蓋和梁板式樓蓋單位面積梁和板的混凝土和鋼筋用量，單位面積材料費，并列于表3 中.

從表中可以得到:

無梁樓蓋比梁板式樓蓋單位面積材料費節(jié)省.原因是:根據(jù)文獻(xiàn)［1］，梁板式人防樓板的最小厚度為200mm，同時受彎構(gòu)件的最小配筋率取0.25%，最小配筋率下板以及有較高的承載力.而在計算梁時卻沒有考慮板的有利作用，故梁板式配筋比較大.同理亦適用于加腋大板結(jié)構(gòu).

圖2 樓蓋簡圖

3 考慮樓板的有利作用

常規(guī)設(shè)計時，梁不考慮樓板的有利作用即不考慮板面內(nèi)剛度.而人防樓板一般比較厚(≥200)，可以適當(dāng)考慮板的有利作用.

表3 樓蓋材料用量(不考慮樓板面內(nèi)剛度)

本文采用兩種計算模型考慮板的有利作用，即考慮板面內(nèi)剛度和板作為梁翼緣同時考慮板面內(nèi)剛度，后一種最符合實際.計算結(jié)果如圖3 所示.從圖中可以得到以下結(jié)論:

(1)考慮板的有利作用可以降低材料費.原因是:梁的一部分內(nèi)力傳遞給樓板，梁用鋼量降低，如圖4 所示.

(2)單向梁和井字梁樓蓋降低的明顯，而十字梁和加腋大板降低不明顯.原因是:樓板作為有利作用的范圍(根據(jù)GB 50010－2010［5］中5.2.4 確定)不同，如圖5 所示，其中加腋大板和十字梁有部分樓板不起作用.

圖3 樓蓋材料費歸一化

圖4 梁材料費占總材料費的比例

圖5 樓板有利作用的范圍

4 結(jié) 論

本文進行人防地下室樓蓋選型，通過無梁、梁板式和加腋大板樓蓋考慮和不考慮樓板的有利作用，得到混凝土和鋼筋的材料費，可以得到以下結(jié)論:

(1)無梁樓蓋相對于其他形式的樓蓋材料費最節(jié)省.

(2)考慮樓板的有利作用可以適當(dāng)降低梁板式和加腋大板樓蓋的材料費，同時單向梁和井字梁降低明顯，十字梁和加腋大板降低不明顯.

［1］ GB 50038－2005 人民防空地下室設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ 周克榮，等.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.上海:同濟大學(xué)出版社，2001，12－12.

［3］ 張穎，文元.地下室頂板不同梁板布置形式的經(jīng)濟型探討［J］.上海:建筑結(jié)構(gòu)，2013，43(S2):59－62.

［4］ 彭麗紅，張元坤.加腋整間大板結(jié)構(gòu)的設(shè)計及應(yīng)用［J］.廣東土木與建筑，2008，7(7):8－9，15.

［5］ GB 50010－2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.