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摘要：近年来地下室工程日益增多，地下室顶板楼盖结构设计对于地下室工程总造价控制意向重大。目前顶板楼盖结构设计方案多样，本文以项目工程为案例，通过对常用的几种地下室顶板结构形式在不同荷载条件作用下，进行经济性比较，得出结论，供地下室顶板结构设计选型参考。
关键词：地下室顶板；结构选型；经济性比较；无梁楼盖；综合造价
近年来，随着高层建筑的增多，地下室设计日益广泛，在住宅项目的开发过程中，地下室建设往往占有较大的比重，因此建设单位在进行工程投资核算时，项目地下室设计往往受到重视。地下室结构设计时，常具有以下三个特点：
1）结构荷载大：地下室顶板覆土较厚，荷载较大，且常有消防车荷载及顶板人防荷载；
2）柱网间距大：地下室柱网间距常为8 ～ 9 米，有时更可达10 米以上，柱网间距较大；
3）受专业空间要求限制：地下室因其层高相对较小，且控制较为严格，地下室顶板梁截面高度较大时，若加上设备管道高度，地下室净高较难满足建筑专业要求。
一、地下室顶板结构设计方案的多样性
目前，地下室顶板较为常见的结构形式有主次梁体系、十字梁体系、井字梁体系、无次梁大板结构体系及无梁楼盖体系等，采用何种结构形式较为经济，目前观点较多，本文现结合工程案例分析，对以上几种地下室顶板结构形式进行经济性比较，提出个人一些浅见。
二、以案例为基础的多方案地下室顶板结构设计
某项目设有地下两层地下室，地下室柱网为8. 4mx8. 4m，地下室层高为4m，柱截面为600x600 ㎜，砼强度等级为C30，钢筋均采用HRB400 三级钢。
a）模型分析方法
主次梁体系、十字梁体系、井字梁体系、无次梁大板体系采用Satwe 软件分析计算，结构布置见图1 ～ 图4。楼板钢筋采用塑性法计算，板顶部分钢筋通长配置，通长钢筋满足构造要求；梁端支座负弯矩调幅系数取0. 8，梁截面按梁端支座经济配筋率（1. 4%左右）控制。无梁楼盖体系采用平板设计，柱顶设置矩形平托板柱帽，柱帽尺寸满足冲切计算及构造尺寸要求，结构布置见图5。
无梁楼盖体系采用PKPM—SlabCAD 有限元分析，并划分为柱上板带和跨中板带，进行有限元后处理配筋。进行地下室顶板综合成本分析时，统计各方案单位面积砼含量、钢筋含量及单位面积综合单价。单位面积综合单价不仅包含材料费，还包含为完成工程所需要的人工费、设备费、机具使用费和企业管理费、利润、各种规费和税金，及一定的风险费用，是分部分项工程单价的全部费用，也可认为是工程发承包单位价格。
b）不同覆土厚度结构计算分析
地下室顶板上因设备管线布置、景观堆坡及园林小品等要求，顶板不同部位，上部覆土厚度常不相同。以顶板覆土厚度取0. 6m、1. 2m、1. 8m 三种情况进行比较分析，顶板覆土自重按18kN /m3 考虑，顶板活荷载取5kN/m2，暂不考虑消防车道及人防荷载，地下室顶板结构混凝土综合价格取550元/m3，钢筋综合价格为6300 元/吨。在不同覆土厚度情况下，各结构设计方案主要结构构件尺寸见表1，各主要材料指标见表2。
c）不同活载工况结构计算分析
地下室上常布设应急消防车辆施救停放位置及通行车道，承受消防车荷载；也常作为人防掩蔽场所，承受人防荷载，因此顶板上除考虑一般均布活载外，也常考虑消防车荷载及顶板人防荷载。以顶板覆土厚为1. 2m 为条件，按一般均布活载5kN /m2、消防车荷载和顶板人防荷载三种情况分析比较。
三、地下室顶板各方案经济性比较
从以上表格可以看出，地下室顶板在恒载起控制作用时，十字梁体系有较好的经济性；而当顶板上活载较大，承受消防车荷载或人防荷载时，大板体系却有较好表现。
这是因为在恒载起控制作用时，十字梁体系通过合适的梁系布置，较大限度的发挥了楼板的双向承载能力，控制了板厚，减少次梁数量，使得楼面荷载传力路径传递更直接、合理，降低了整体钢筋数量；在活载起控制工况下，活载布置及作用对配筋影响较大，大板体系通过增大板跨，减少顶板上活荷载作用，发挥楼板承载能力，取得了较好的效果。
四、地下室层高对于地下室经济性的影响
地下室外墙除受到墙体外侧回填土作用外，还受到地下水压力、回填土传来的上部活载作用以及人防荷载作用，其层高变化对于地下室综合造价也影响较大。本案例中，室外标高为±0.000，地下室顶板及地下室水位标高去－1.2m，采用PKPM 软件在有、无人防两种工况进行分析，对不同层高地下室外墙经济性统计，详见表5。在表中可以看出，地下室层高每增加100mm，单位建筑面积造价约增加15 元/㎡。而据有关资料统计，地下车库层高每增加100mm 时，土方开挖及基坑支护等工程综合成本约增加25 元/㎡左右。综合统计，地下室层高每增加100mm 时，地下室总成成本约增加30 ～ 45 元/㎡。
由此可见，当地下室顶板考虑采用无梁楼盖体系时，可以在保证建筑、设备最小使用空间要求的基础上，最大限度的降低地下室层高，降低了地下室工程直接或间接费用，从而使工程总成本降低，起到控制工程总投资、加快施工进度、提高结构观赏性的作用；但是无梁楼盖体系的延性及安全度低于其他几种，在造价差别不大的情况没有优势。
五、结语
在地下室顶板结构选型方面，以上几种地下室顶板楼盖结构形式在实际工程中均有应用，在项目设计时，应根据项目的特点，选择相应的地下室顶板结构形式。在普通地下室顶板，优先选择十字梁体系；而在人防区，则考虑采用无次梁大板体系；而当地下室层高要求较为严格，设计条件较为苛刻，一般结构体系难以满足要求时，可考虑采用无梁楼盖体系。在设计条件较为苛刻的情况下，结构专业应在建筑方案阶段提前介入，在建筑室外高程、地下室层高、柱距及顶板覆土厚度等对于工程造价影响较为明显的部位，发挥引导作用，满足结构安全性的前提下，提高地下室整体高程，减小地下室柱网跨度，在保证建筑、设备最小使用空间要求的基础上，最大限度的降低地下室层高，减少覆土厚度，从而最终达到有效控制工程总造价的目的。
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论文作者:李铁成
论文发表刊物:《基层建设》2015年34期
论文发表时间:2016/10/17
标签：地下室论文; 顶板论文; 荷载论文; 结构论文; 楼盖论文; 体系论文; 层高论文; 《基层建设》2015年34期论文;