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1、地下室楼盖结构选型及经济性研究 摘要 地下室的工程造价相对较高，在不同覆土厚度下，楼盖结构的形式直接影响工程造价及施工工期。结合国家相关设计规范，立足于工程应用，从力学、使用功能、造价和施工等方面出发，对地下室四种常用钢筋混凝土楼盖在不同覆土厚度下进行优化设计，给出了各楼盖的经济构件尺寸，综合对比了各楼盖结构体系的建筑层高、材料用量、单方造价等经济技术指标，从而得到不同覆土厚度下的楼盖优选方案。 关键词 地下室楼盖；结构选型；优化设计；技术经济指标 中图分类号:TU2文献标识码：A 1前言 成本控制、安全生产是项目开发的基本要求，也是结构设计的内在要求。在项目开发中，地下室的工程造价相对较高，
2、地下室楼盖结构形式的正确选择对降低地下室结构高度，减少地下室埋深，减少土方及基坑工程的投入，从而降低造价，合理控制成本具有重要的意义。因此，在城市用地紧张，重视地下空间开发利用的今天，在不同厚度覆土及荷载作用下，楼盖结构的形式直接影响工程造价及施工工期，选取最经济合理的楼盖结构体系，不仅是必要的，而且是重要的，它会带来明显的经济和社会效益。 2常用钢筋混凝土楼盖概述1及比选原则 钢筋混凝土现浇楼盖按结构形式，可分为有梁楼盖体系和无梁楼盖体系两大类。 传统的有梁楼盖体系结构传力路径明确，梁可根据建筑使用功能灵活布置，主梁与柱形成框架，具有良好的刚度，楼面刚度大，施工简单，是目前使用最广泛的一种楼
3、盖结构形式。常用的有梁楼盖可分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井字梁楼盖和密肋楼盖。但有梁楼盖体系一般梁高较大，占用较多的竖向空间，不利于设备管线的布置，一般要求较大的层高。 无梁楼盖不设梁，楼盖直接支承在柱或墙上，荷载直接由板传至到柱。因为没有设置梁，无梁楼盖楼板底面平整，更为符合建筑美观要求，且有利于设备管线的布置。但是，无梁楼盖楼面开洞不灵活，楼板较厚，导致楼盖自重大，材料用量较多，且抗侧刚度较弱，一般不适用于高层钢筋混凝土楼盖。地下室对抗震要求相对较低，因此无梁楼盖常用于大跨度的地下室楼盖结构中。 根据工程实践经验，选择地下室楼盖的比选方案有以下四种：单向板肋梁楼盖、十字双向板肋梁楼
4、盖、井字梁楼盖、无梁楼盖，各方案结构布置如图1所示。从结构受力性能、建筑层高、造价、施工四方面出发，方案比选原则如下： 1）结构受力简单、合理，构件配筋控制在经济配筋率范围，截面尺寸最大限度满足使用要求，各构件承载力可以充分发挥； 2）结构高度小，地下室建筑层高在满足使用条件下，尽量压缩，以减少地下室土方开挖工程量及基坑支护造价； 3）楼盖单位材料用量少，造价低，经济适用； 4）施工方便，保证施工质量，施工周期短。 图1各楼盖方案结构布置图 3设计条件 选取典型柱网尺寸8.1m8.1m的标准跨进行对比分析，覆土厚度分别为0m、0.6m、0.9m、1.2m、1.5m。采用钢筋混凝土结构，混凝土的
5、强度等级为C30，钢筋采用HRB400钢筋。抗震设防烈度7度，框架抗震等级为三级，柱截面尺寸为600mm600mm，梁板截面尺寸根据规范25构造要求及计算确定。X、Y向各取5个标准跨作为计算模型，嵌固端为底板。墙柱、普通楼盖计算采用PKPK-SATWE，无梁楼盖等采用PKPK-SLABCAD进行分析计算。 表1地下室楼面普通荷载取值 覆土厚度（m） 荷载取值(KN/m2) 备注 恒荷载 活荷载 0 1.5 7 考虑首层施工荷载 0.6 13.5 3 0.9 19 3 1.2 24.5 3 1.5 29.5 3 根据建筑装修要求及规范6要求，地下室楼面普通荷载取值原则如下：1）无覆土情况时，附加
6、荷载1.5KN/m2，活荷载7.0KN/m2（考虑首层施工荷载）；2）有覆土情况时，附加荷载=覆土高度18KN/m3+2.5KN/m2；园林活荷载3.0 KN/m2（顶板的施工荷载不与覆土荷载同时组合）。根据上述原则，地下室不同楼面普通荷载取值如表1所示。 4计算分析及优化设计 在满足规范构造的前提下，梁板的截面尺寸由计算确定，梁的截面尺寸确定准则是使配筋处于合理的范围内，其纵向经济配筋率宜为1.2%2.0%之间；板厚的确定应尽量使板截面及配筋能有效利用，如何在发挥板厚的作用的前提下合理进行结构布置是节约造价的关键。经反复试算，不同覆土厚度下各楼盖的结构构件尺寸及相应的建筑层高如表2所示。 表
7、2不同覆土厚度下各楼盖的构件尺寸及建筑层高 覆土厚度(m) 楼盖形式 板厚ht（mm） 主梁尺寸bh(mm) 次梁尺寸bh(mm) 建筑层高(mm) 0 单向板楼盖 120 300750 250550 3650 十字梁楼盖 120 300700 200500 3600 井字梁楼盖 120 300650 200500 3550 无梁楼盖 200 24002400400(ABh) 3100 0.6 单向板楼盖 130 350800 300600 3700 十字梁楼盖 140 300800 250600 3700 井字梁楼盖 130 300700 200550 3600 无梁楼盖 250 26002
8、600550(ABh) 3150 0.9 单向板楼盖 150 350900 300650 3800 十字梁楼盖 150 350800 300600 3700 井字梁楼盖 150 300800 250550 3700 无梁楼盖 280 28002800600(ABh) 3180 1.2 单向板楼盖 150 3501000 300700 3900 十字梁楼盖 160 350900 300700 3800 井字梁楼盖 150 400800 250600 3700 无梁楼盖 300 32003200700(ABh) 3200 1.5 单向板楼盖 150 4501000 300800 3900 十字梁楼
9、盖 170 400900 300700 3800 井字梁楼盖 150 400800 300600 3700 无梁楼盖 320 32003200-750 3220 从表2中可以看出，不同覆土厚度下，无梁楼盖的建筑层高均为最低，与有梁楼盖体系的层高差可达450mm700mm，具有明显的层高优势。 5技术经济指标分析 工程量统计包括钢筋、混凝土、模板等，并计算其造价进行对比分析。工程量计量采用鲁班及广联达软件计算，材料价格参考“广州地区建设工程常用材料综合价格2013年2季度”7，仅对梁、板、柱等主要构件的钢筋、混凝土、模板用量及造价进行统计，未包括其它零星构件，因此实际工程中用量及造价会有所增加。
10、不同覆土厚度下各楼盖的技术经济指标如表3所示。 表3不同覆土厚度下各楼盖形式的技术经济指标 覆土厚度(m) 楼盖形式 砼用量(m3/m2) 模板用量(m3/m2) 钢筋用量(kg/m2) 含钢量比较 砼造价(元/m2) 模板造价(元/m2) 钢筋造价(元/m2) 总造价(元/m2) 造价比较 0 单向板楼盖 0.18 1.48 28.35 1 89.69 85.41 156.33 331.43 2 十字梁楼盖 0.18 1.47 30.48 3 88.75 85.10 166.11 339.95 3 井字梁楼盖 0.18 1.59 35.97 4 90.77 92.13 195.71 378.
11、61 4 无梁楼盖 0.20 1.00 28.35 1 99.92 57.86 147.36 305.14 1 0.6 单向板楼盖 0.21 1.56 35.67 3 106.10 90.13 194.46 390.69 3 十字梁楼盖 0.22 1.59 34.60 2 109.05 91.83 188.78 389.66 2 井字梁楼盖 0.21 1.71 40.09 4 106.69 99.21 214.83 420.73 4 无梁楼盖 0.28 1.05 33.84 1 140.34 60.64 175.82 376.80 1 0.9 单向板楼盖 0.24 1.44 44.05 3 1
12、17.69 83.16 241.16 442.01 2 十字梁楼盖 0.24 1.58 49.08 4 120.13 91.66 269.25 481.05 4 井字梁楼盖 0.24 1.68 42.07 2 120.27 97.38 227.22 444.87 3 无梁楼盖 0.34 1.07 34.75 1 168.75 62.07 180.08 410.91 1 1.2 单向板楼盖 0.25 1.65 51.36 2 123.77 95.77 279.62 499.16 2 十字梁楼盖 0.26 1.66 53.50 5 131.51 96.22 293.22 520.95 4 井字梁楼
13、盖 0.27 1.78 51.52 3 133.99 103.15 279.31 516.46 3 无梁楼盖 0.36 1.08 34.90 1 181.08 62.41 180.80 424.28 1 1.5 单向板楼盖 0.26 1.67 52.58 2 130.35 96.66 286.36 513.38 2 十字梁楼盖 0.27 2.06 61.73 4 136.67 119.30 332.54 588.51 4 井字梁楼盖 0.27 1.71 54.11 3 135.18 99.18 292.42 526.79 3 无梁楼盖 0.39 1.08 43.29 1 193.45 62.7
14、5 224.12 480.31 1 从表3中可以看出，由于无梁楼盖板厚及柱帽尺寸较大，其混凝土的用量、造价均较大，但随着覆土（或荷载）的增大，无梁楼盖在钢筋用量及单方造价均越来越显现出经济优势，当覆土厚度达到0.9m及以上时，无梁楼盖的钢筋用量及单方造价均为最小，证明了无梁楼盖在荷载较重的情况时，具有较大的经济优势。 6 结论 本文对地下室四种常用的钢筋混凝土楼盖在不同覆土厚度下进行优化设计，给出了各楼盖的经济构件尺寸，并综合对比各楼盖下的建筑层高、材料用量、及单方造价等经济技术指标，得出以下结论： 1）从方案优化设计方面来讲，随着覆土（或荷载）的增大，构件尺寸、结构高度、建筑层高也随之增大，
15、无论是哪种覆土厚度，无梁楼盖的建筑层高均为最低，能明显地节省层高。因此，相对于有梁楼盖体系而言，无梁楼盖在空间使用上能获得更大的空间，而层高的减小无疑可减小地下室土方开挖工程量及基坑支护造价，当地下室层数越多时，这种优势将体现得更加明显，甚至很有可能改变基坑支护的方案。 2）从材料用量及造价上看，由于无梁楼盖板厚及柱帽尺寸较大，其混凝土的用量及造价均较大，但钢筋用量普遍比较小，但总体来说，无梁楼盖的单方造价较低，随着覆土厚度（或荷载）的增大，无梁楼盖在钢筋用量及单方造价的经济优势体现越来越明显，当覆土厚度达到0.9m及以上时，无梁楼盖的钢筋用量及单方造价均为最小，证明了无梁楼盖在荷载较重的情况
16、时，较有经济优势。 参考文献 1 沈蒲生. 楼盖结构设计原理M. 北京：科学出版社，2003 2 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 S. 北京：中国建筑工业出版社，2010 3 DBJ15-31-2013，广东省标准，高层建筑混凝土结构技术规程S. 北京：中国建筑工业出版社，2013 4 GB50011-2010，建筑抗震设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社，2010 5 GB500102010，混凝土结构设计规范 S. 北京：中国建筑工业出版社，2010 6 GB50009-2012，建筑结构荷载规范S. 北京：中国建筑工业出版社，2012 7 广州建设工程造价信息M. 广州：广州市建设工程造价管理站，2013