地下車庫柱網(wǎng)及樓蓋結(jié)構(gòu)選型與經(jīng)濟性分析

王廣會 詹靜芳

隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)的完善以及經(jīng)濟水平的提升，汽車的保有量也不斷增加，這不僅造成了城市交通的擁堵，也導(dǎo)致停車難問題的出現(xiàn)。從我國當前大部分城市的發(fā)展情況來看，停車難問題已經(jīng)成為民生問題中的重要內(nèi)容，引起了社會的廣泛關(guān)注。因此在城市住宅及商業(yè)區(qū)域中都應(yīng)不斷加大地下車庫的建設(shè)，同時在地下車庫建設(shè)中加大投入資金。地下車庫建設(shè)中影響造價的因素比較多，因此需要結(jié)合工程情況做好不同方案對比，保證柱網(wǎng)以及樓蓋結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性和經(jīng)濟性。

1.地下室車庫柱網(wǎng)分析

1.1 車庫柱網(wǎng)尺寸及停車率設(shè)計

結(jié)合當前建筑的車位尺寸規(guī)劃，可以分為三種不同的地下室柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，一般車位最小尺寸為2400mm×5300mm。根據(jù)車位的尺寸對地下室柱網(wǎng)的大小進行劃分，（1）大柱網(wǎng)，尺寸為（7900mm+8200mm）×7900mm，這種柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)面積比較大；（2）中柱網(wǎng)比大柱網(wǎng)的面積略小，為（6800mm+4650mm+4650mm）×7900mm；（3）小柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，尺寸為（6800mm+4650mm+4650mm）×5400mm[1]。行車道旁邊車位的設(shè)置效率低，通過分析在車位的設(shè)計中盡可能采用垂直停車的方式，這種車位設(shè)計情況相對于平行停車方式設(shè)計來說，車位的劃分數(shù)量更多，同時雙排車位間的車道有利于滿足最小寬度為5500mm 的要求。通過對大柱網(wǎng)、中柱網(wǎng)以及小柱網(wǎng)的車位停車位置分析、核算，計算出不同柱網(wǎng)的停車效率。

停車庫的設(shè)計中墻邊位置的停車位設(shè)計數(shù)量少、效率低，通過多方對比和核算，車道中間位置通過垂直停車的方式設(shè)計更合理，相對于平行停車方式效率更高。同時雙排車為中間車道的預(yù)留位置符合要求，通過計算得到停車效率如下：大柱網(wǎng)的停車率為每個車位每平方米的停車率為21.20%，中柱網(wǎng)每個停車位每平方米的停車率同樣為21.20%，小柱網(wǎng)每個停車位每平方米的停車率為21.74%，由此可見，大柱網(wǎng)以及中柱網(wǎng)停車位效率相同，小柱網(wǎng)的停車率雖然相對于前兩種柱網(wǎng)略低，但是相差得不多。

1.2 車庫柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析

大柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般為矩形的柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，每個柱距間可以停放三輛車，這也是地下停車庫設(shè)計中應(yīng)用最廣泛的停車方式。大柱網(wǎng)在樓蓋結(jié)構(gòu)中一般會采用無梁樓蓋，單向次梁或者大板結(jié)構(gòu)的方式。中柱網(wǎng)在架構(gòu)中一般車位的寬度在8m 左右，行車道寬度一般為6.6m，通過這種結(jié)構(gòu)的設(shè)置模式能夠大大提升停車率，而且在不改變車道形式的基礎(chǔ)上能夠適當縮窄車道[2]。大板結(jié)構(gòu)中可以與長跨方向平行設(shè)置次梁，并在與短梁一致的方向設(shè)置兩道梁。在樓蓋的設(shè)計中可以采用單向次梁與大板的結(jié)構(gòu)方式或者無梁樓蓋的方式。小柱網(wǎng)一般設(shè)計為兩車道的柱網(wǎng)模式，停車位的寬度一般設(shè)置為5.4m 左右，車道設(shè)置為6.6m的寬度，這種結(jié)構(gòu)中不需要次梁的設(shè)計，構(gòu)建成本比較低。因此在結(jié)構(gòu)選型中一般選擇大板或者無梁樓蓋的方式。

1.3 柱網(wǎng)的設(shè)計計算原則

地下停車庫柱網(wǎng)設(shè)計成本預(yù)算需要遵循以下原則：（1）在柱網(wǎng)材料的設(shè)計中成本計算主要集中在結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不統(tǒng)計非結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量，統(tǒng)計的構(gòu)件主要包括內(nèi)容為地下室的頂板、梁、柱子、底板以及外墻等；（2）在單位面積的計算中主要考慮的內(nèi)容包括標準車道、車位，沒有對樓梯、設(shè)備以及坡道等位置進行計算；（3）在地下車庫的設(shè)計中對頂板覆土的設(shè)計沒有考慮消防車荷載，因此在實際的設(shè)計中需要結(jié)合消防車荷載情況合理調(diào)整各種指標。

小柱網(wǎng)的設(shè)計可以有效降低車庫的層高，同時小柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)中模板、鋼筋、混凝土的使用量都比較少，工程造價低。通過計算可知，小柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)比大柱網(wǎng)每平方米的造價可以減少100元到200元左右。

2.地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)的選型以及經(jīng)濟性

2.1 地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)

地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)中主要的結(jié)構(gòu)形式包括大板、十字次梁、主次梁、井字梁以及蜂巢芯樓蓋等多種樓蓋形式，其中比較常見的梁板樓蓋中主次梁比較常見。無梁樓板樓蓋指的是不單獨設(shè)置梁體，直接在柱上構(gòu)建的樓蓋體系結(jié)構(gòu)。同時結(jié)合柱頂柱帽的設(shè)計可以分為有柱帽和無柱帽兩種不設(shè)梁的樓板樓蓋結(jié)構(gòu)，如果樓板的荷載比較大，相對于梁板樓蓋的設(shè)計來說經(jīng)濟性更強，通常無梁樓蓋的設(shè)計主要應(yīng)用在人防以及地下車庫的頂板設(shè)計中[3]。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋的設(shè)計是一種基于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的樓蓋，其中有薄壁箱體或者小箱體構(gòu)件等，將箱體澆入到混凝土密肋樓板內(nèi)后，將樓板中的混凝土抽空，減少樓板的自重，從而使柱網(wǎng)、梁等位置的荷載降低，減少鋼筋以及混凝土的用量。但是空心扣板厚度的設(shè)計難以達到地下室及人防頂板的要求，因此在使用中受到限制，較少用于地下停車庫的樓板設(shè)計中。

2.2 地下車庫樓板荷載

結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的功能和需求等方面的差異性，地下室的樓板可以分為地下車庫、人防頂板以及設(shè)備樓板等類型。地下室頂板必須有一定的覆土，同時如果處于消防通道位置，還需要考慮消防車荷載適當增加覆土厚度。結(jié)合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，在樓蓋頂板的設(shè)計中如果頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固，在地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計上需要結(jié)合相關(guān)范圍內(nèi)的頂板通過現(xiàn)澆梁的結(jié)構(gòu)方式進行建設(shè)，范圍外的地下室頂板設(shè)計中一般也需要采用現(xiàn)澆梁的梁板結(jié)構(gòu)方式。因此，在地下室嵌固層的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以利用梁板樓蓋的模式，在厚度的設(shè)計中需要在180mm 以上[4]。人防頂板及停車位樓蓋的設(shè)計中厚度需要保持在200mm 以上，以此保證樓板的堅固性。由于樓板的使用功能存在差異，隨著荷載的提升，樓蓋造價會加大。因此，需要結(jié)合具體的工程形式選擇合理的樓蓋結(jié)構(gòu)方式。

2.3 樓蓋的方案選擇

樓蓋方案的設(shè)計和選擇中，需要綜合考慮樓蓋的結(jié)構(gòu)、荷載、梁柱、板等多方面內(nèi)容，并結(jié)合樓蓋截面尺寸合理選擇設(shè)計方案。以標準的840mm 見方標準柱網(wǎng)為例，工程樓蓋可以分為四種形式，分別為無梁樓蓋、十字次梁樓蓋、大板無次梁樓蓋以及單向次梁樓蓋。結(jié)合地下室的建設(shè)功能，樓蓋的選擇必須要考慮覆土荷載的厚度問題，可以根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求對覆土厚度進行合理設(shè)計。在樓板的荷載設(shè)計中，隨著荷載的增大，柱帽、板以及梁等結(jié)構(gòu)的尺寸也會進一步加大，需要結(jié)合設(shè)計方案選擇最經(jīng)濟的截面尺寸。

2.4 地下室車庫樓蓋結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟性對比

地下車庫的樓蓋結(jié)構(gòu)中，普通車庫、人防荷載、機房荷載等不同位置對混凝土、鋼筋等的使用量存在一定差異，造價也不同。無梁樓板鋼筋使用量為1.87t，混凝土用量為16.31m3，總體造價為380.30 元/m3；大板無次梁的鋼筋使用量同上為1.87t 混凝土用量為18.14m3，總體造價為403.64 元/m3；十字次梁的鋼筋用量為2.48t，混凝土用量為16.95m3造價為444.66 元/m3；單向次梁的鋼筋用量為2.15t，混凝土用量為16.11m3，總體造價為403.54 元/m3。

通過對樓板鋼筋用量的分析，荷載最小的基礎(chǔ)上大板無次梁鋼筋用量最少，單項次梁鋼筋用量稍多，十字次梁設(shè)計的鋼筋用量最大。機房、人防等位置對樓板的荷載量要求比較高，除了無梁樓板設(shè)計外，十字和單向次梁所用的鋼筋數(shù)量都比較多。純地下室的頂板，無梁樓蓋鋼筋用量最少，經(jīng)濟性最強，但是地下車庫對樓蓋的荷載能力要求較高，因此大部分采用十字次梁的結(jié)構(gòu)方式，覆土厚度較大，對鋼筋的用量要求也比較大，樓蓋的造價相對比較低。此外，在樓蓋的選擇中還需要結(jié)合柱網(wǎng)的設(shè)計要求，一般柱網(wǎng)尺寸在7900mm×7900mm 時，樓蓋最佳結(jié)構(gòu)方式為蜂巢芯或者BDF 方箱以及雙向板的模式；柱網(wǎng)尺寸在8100mm×8100mm時，地下車庫樓蓋方案的設(shè)計中以蜂巢芯，雙向板以及周轉(zhuǎn)膜殼方式為主。通過層次分析法，結(jié)合不同工程情況綜合對地下車庫樓蓋的設(shè)計方案進行對比，從建筑結(jié)構(gòu)來看蜂巢芯樓蓋結(jié)構(gòu)模式的效果最好，同時綜合效益也最高。雙向板樓蓋結(jié)構(gòu)可以結(jié)合不同跨度結(jié)構(gòu)對效益進行綜合分析。因此在最后的選擇中可以結(jié)合柱網(wǎng)以及工程要求選擇十字次梁或者蜂巢芯樓蓋型，在保證質(zhì)量的同時也能夠提升經(jīng)濟性。

3.結(jié)語

綜上所述，隨著汽車保有量的增加，當前城市停車位緊張的問題日益凸顯，為了有效解決停車位問題，民用建筑以及大型商超等地下空間都設(shè)置了大型停車場。但是不同設(shè)計形式柱網(wǎng)以及樓蓋結(jié)構(gòu)的成本造價存在較大差距，因此需要結(jié)合地下車庫柱網(wǎng)以及樓蓋結(jié)構(gòu)要求有效降低成本，選擇最優(yōu)化的柱網(wǎng)和樓蓋結(jié)構(gòu)形式。