某人防地下室頂板結(jié)構(gòu)方案技術(shù)分析及經(jīng)濟分析

文/崔孟龍、王勝 中建三局集團有限公司人防與地下空間設(shè)計院 湖北 武漢 430070

某人防地下室頂板結(jié)構(gòu)方案技術(shù)分析及經(jīng)濟分析

文/崔孟龍、王勝 中建三局集團有限公司人防與地下空間設(shè)計院 湖北 武漢 430070

眾所周知，多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，樓蓋結(jié)構(gòu)的材料用量占整個結(jié)構(gòu)材料用量的30%到40%，而人防地下室樓蓋由于要承受較大荷載，其材料用量在整個結(jié)構(gòu)中所占的比例會更高。樓蓋結(jié)構(gòu)造價的節(jié)省，無疑會帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。以武漢某人防地下室頂板結(jié)構(gòu)為例，對人防地下室頂板的幾種結(jié)構(gòu)形式進行技術(shù)分析和經(jīng)濟分析比較。

人防地下室；頂板結(jié)構(gòu)形式；梁板結(jié)構(gòu)+十字次梁；梁板結(jié)構(gòu)+井字次梁；梁板結(jié)構(gòu)+大板；經(jīng)濟比較

1.工程概況

本工程位于武漢市，為附建式的甲類6級人防地下室，地下室總面積67219平方米，人防位于地下二層，人防面積為19497平方米，平時功能為汽車庫，戰(zhàn)時功能為二等人員掩蔽部。塔樓外區(qū)域柱網(wǎng)均為8.4米x8.4米，頂板上部為50mm素混凝土找平層。因本工程人防設(shè)計介入時，建設(shè)方設(shè)計部已確定人防頂板結(jié)構(gòu)形式為梁板結(jié)構(gòu)+井字次梁，且基坑大部已開挖至設(shè)計標(biāo)高。

2.人防地下室頂板常用結(jié)構(gòu)形式及技術(shù)特性

2.1人防地下室頂板常用的結(jié)構(gòu)形式

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用的樓蓋結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)受力有：梁板結(jié)構(gòu) （大板樓蓋、主次梁樓蓋，井字梁樓蓋）、平板結(jié)構(gòu) （無梁樓蓋、雙向密肋樓蓋 ）；按施工方法有：

現(xiàn)澆樓蓋 （空心樓蓋、實心樓蓋 ），預(yù)制裝配式樓蓋，裝配式整體樓蓋；按預(yù)加應(yīng)力有：預(yù)應(yīng)力樓蓋和非預(yù)應(yīng)力樓蓋。

人防地下室頂板常用的結(jié)構(gòu)形式大部分為梁板結(jié)構(gòu)，也有部分采用無梁樓蓋及雙向密肋樓蓋，近年來也有不少空心樓蓋。而本文主要比較的是在人防中比較常用的幾種樓蓋形式如：

梁板結(jié)構(gòu)+井字次梁、梁板結(jié)構(gòu)+十字次梁、梁板結(jié)構(gòu)+大板、無梁樓蓋、雙向密肋樓蓋

2.2各種樓蓋形式的結(jié)構(gòu)技術(shù)特性

基于以上分析，針對本項目具體情況無梁樓蓋與密肋樓蓋相對于梁板結(jié)構(gòu)

已無優(yōu)勢可言，故本文重點對梁板結(jié)構(gòu)的三種布置形式進行經(jīng)濟性比較及技術(shù)分析。

樓蓋形式的結(jié)構(gòu)技術(shù)特性對比 表（一）

3.人防樓蓋選型及經(jīng)濟性分析

3.1研究對象

因本工程塔樓外區(qū)域柱網(wǎng)均為8.4米x8.4米，柱網(wǎng)規(guī)則且樓蓋體系受荷單一，為便于進行樓蓋的經(jīng)濟性對比分析，計算模型選取柱網(wǎng)為8.4米x8.4米，X、Y方向各五跨，以此范圍的計算結(jié)果作為研究對象。本工程恒載取值為2.0KPa（板自重軟件自動計算），活載取值4.0KPa，戰(zhàn)時人防荷載取值均為55KPa?？蚣苤叽鐬?00mm x600mm，混凝土標(biāo)號均為C 35，梁板配筋均采用HRB400，計算軟件采用PKPM 2010。

3.2樓蓋選型

根據(jù)反復(fù)試算，在滿足主梁梁高一致的條件下，調(diào)整次梁截面尺寸及板厚使三種樓蓋選型的配筋處于合理的范圍，根據(jù)計算結(jié)果進行配筋設(shè)計（梁板配筋見下圖）。

因本工程為甲類6級人防地下室，頂板防護厚度不小于250mm，故梁板結(jié)構(gòu)+井字次梁、梁板結(jié)構(gòu)+十字次梁樓蓋選型中板厚取值均為250mm，混凝土標(biāo)號均為C 35，板最小配筋率為0.25，配筋均為構(gòu)造配筋；樓蓋選型為梁板結(jié)構(gòu)+大板，板厚為300mm，在考慮再滿足相關(guān)規(guī)范要求，又盡可能的降低含鋼量，提高設(shè)計的合理性，在板配筋中采取通筋+支座附加筋的配筋方式（通長鋼筋與支座附加鋼筋交錯布置）。

方案一：梁板結(jié)構(gòu)（+井字次梁）

方案二：梁板結(jié)構(gòu)（+十字次梁）

方案三：梁板結(jié)構(gòu)（+大板）

3.3 技術(shù)經(jīng)濟性分析

建設(shè)方成本部在2013年10月根據(jù)當(dāng)時的混凝土、模板、鋼筋的價格（含制作加工等費用），對以上三種方案進行了成本測算，測算結(jié)果見下表：

人防頂板單方經(jīng)濟指標(biāo)對比（面積均為1724㎡） 表（二）

由表（二）可知，針對本項目而言方案三梁板結(jié)構(gòu)（+大板）樓蓋選型最經(jīng)濟。由于人防地下室在戰(zhàn)時荷載組合下不考慮裂縫，且本項目由戰(zhàn)時荷載組合起控制作用，故本樓蓋配筋不以裂縫控制，故要充分發(fā)揮梁板的結(jié)構(gòu)強度。由三個方案配筋設(shè)計圖中可知，方案一梁板結(jié)構(gòu)（+井字次梁）與方案二梁板結(jié)構(gòu)（+十字次梁），板配筋完全一致，均為構(gòu)造配筋，故方案一即梁板結(jié)構(gòu)（+井字次梁）板強度利用率過低，選型明顯不合理。方案二與方案三比較，方案二板為構(gòu)造配筋，板強度利用率相對較低，梁板強度均未得到充分的發(fā)揮，而方案三梁板強度利用率則相對比較理想，經(jīng)濟效果明顯，且便于施工。最終建設(shè)方經(jīng)過比較采納了我院的建議，選擇了方案三即梁板結(jié)構(gòu)（+大板）的結(jié)構(gòu)形式。

4.結(jié)論

在現(xiàn)代建筑地下車庫建設(shè)過程中，國家要求節(jié)能、環(huán)保，建設(shè)方要求安全、經(jīng)濟，這就要求我們設(shè)計師要合理的進行結(jié)構(gòu)選型，在設(shè)計過程中在滿足規(guī)范的前提下，具體工程具體對待，有意識的多做些對比分析。而在人防工程中，人防頂板一般都比較厚，在選型過程中要充分考慮人防頂板的結(jié)構(gòu)強度，提高人防頂板結(jié)構(gòu)強度的利用率，做到安全經(jīng)濟，便于施工。當(dāng)然由于本項目的特殊性，本項目僅比較了梁板結(jié)構(gòu)的不同類型，而在實際工程中我們要敢于嘗試、勇于嘗試不同的樓蓋形式，如無梁樓蓋、密肋樓蓋、空心樓蓋等等，整體考慮不同的樓蓋形式對整個項目的影響，做好對比分析，優(yōu)中選優(yōu)，盡可能的做到設(shè)計的經(jīng)濟合理性。

1.中國建筑設(shè)計研究院.人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（GB 50038-2005） ［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社. 2005

2.中國建筑設(shè)計研究院.混凝士結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010） ［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2010

3.北京市建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.防空地下室設(shè)計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社. 2008

4.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（2009年版）.北京：中國計劃出版社. 2009

5.中國有色工程有限公司.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊（第四版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社. 2012

崔孟龍（1981-）男 河南南陽人。漢族。本科?，F(xiàn)任職于中建三局集團有限公司人防與地下空間設(shè)計院，一級注冊防護工程師（結(jié)構(gòu)）；王勝（1972-）男 湖北黃石人。漢族。本科?，F(xiàn)任職于中建三局集團有限公司人防與地下空間設(shè)計院，高級工程師。