某地下室顶板结构设计的经济效益研究

张洁静 顾永腾 陈 伟

某地下室顶板结构设计的经济效益研究

张洁静 顾永腾 陈 伟

0 引言

随着城市地下空间的不断开发，地下室设计日益广泛。地下室通常体量较大，其顶板的结构形式对整个工程的造价有重要影响。因此，合理选择结构形式对工程成本的控制起着关键作用，建设单位在工程投资核算时，地下室顶板的优化设计往往受到很大的重视。

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，究竟采用何种结构形式较为经济合理，还有待深入研究。本文将结合实际工程案例，对地下室顶板提出了无次梁大板结构体系、十字梁体系和十字梁加次梁体系三种结构设计方案，通过经济效益分析与比较，优化结构设计，指导工程实践。

1 工程概况

某高层办公楼项目，底部为3层地下室（商业用），其主楼采用框架-剪力墙结构，地下室采用框架结构，未考虑人防、消防车和覆土荷载。地下室长205m、宽148m，主要柱网尺寸为8.4m×9.2m，标准跨的柱截面尺寸为800mm×800mm。设计时，以首层地下室作为计算嵌固端。根据《建筑抗震设计规范》（GB 5011—2010）要求，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用梁板结构。因本工程覆土较厚，且地下室体量很大，为了节约成本以获得较好的经济效益，根据甲方的要求，设计时给出了3种结构方案，即大板式梁板布置方案（图1）、十字梁式梁板布置方案（图2）和十字梁加次梁式梁板布置方案（图3）。为了节约造价，对3种结构方案经济性进行分析比较。

2 结构方案选型

由于甲方对工程造价及项目工期要求严格，在确定地下室顶板的设计方案时，对地下室的各种结构方案进行比选，计算时取地下室标准柱网进行计算分析。

2.1 大板式梁板楼盖

大板式梁板楼盖是由大板和主梁组成，没有次梁。该方案施工最便捷，可节约人力成本缩短工期，后期隔墙可灵活布置，方便后期自由分隔房间，但造价较高。经计算，该工程梁板式顶板结构设计采用常规梁形式，框架梁取400mm×900mm，板厚250mm，梁混凝土等级为C35。隔墙荷载取11kN/m2，1/3隔墙荷载加至楼面活载；楼面恒载取1.9kN/m2，活载取8.0kN/m2，梁上线荷载为0。相关梁板配筋如图4所示。

2.2 十字梁式梁板楼盖

十字梁式梁板楼盖由主梁、正交的相同截面次梁与现浇板组成。该方案有较好的经济指标，且能较大限度地发挥楼板的双向承载能力，后期房间布置灵活。经计算，该工程十字梁顶板结构的框架梁取400mm×900mm，次梁取300mm×700mm，板厚取150mm，梁混凝土等级为C35。隔墙荷载取11kN/m2，1/3隔墙荷载加至楼面活载；楼面恒载取1.9kN/m2，活载取8.0kN/m2，梁上线荷载为0。相关梁板配筋如图5所示。

2.3 十字梁加次梁式梁板楼盖

十字梁加次梁式梁板楼盖由主梁、正交的相同截面次梁、隔墙下次梁及现浇板组成。该方案经济性与十字梁相差不大，但后期管线布置不灵活，无法灵活布置房间。经计算，该方案顶板结构的框架梁取400mm×900mm，次梁取300mm×700mm，小次梁取300mm×600mm，板厚取120mm，梁混凝土等级为C35；楼面恒载取1.9kN/ m2，活载取4.0kN/m2，梁上线荷载为11.0kN/m2。相关梁板配筋如图6所示。

表1 结构方案比较

3 各种方案的经济性比较

对该工程地下室顶板进行综合成本分析，统计各方案单位体积混凝土含量、钢筋含量、单位面积模板工程用量及梁板（不含柱）造价，计算结果比较如表1所示。

从经济性来看，十字梁加次梁式梁板布置的楼盖单位面积含钢量最低，十字梁式次之，大板式结构最高。十字梁加次梁式梁板布置的梁板造价比大板结构的梁板造价低20%，较十字梁式梁板布置低7.5%，故十字梁加次梁式梁板楼盖的经济性优于其他结构方案，但与十字梁式梁板楼盖造价相差不大。

从施工方面来看，大板式梁板体系由于梁少，减少了支模工作量，节省了人力成本，施工最便捷；十字梁式梁板楼盖后期可自由分隔房间，且较十字梁加次梁式梁板楼盖结构美观，易于布置通风和水电消防管道。故大板式梁板体系的施工优于其他结构方案。

从结构受力方面来看，在无人防荷载的情况下，十字梁体系能发挥较好的经济效益。十字梁体系通过合适的梁系布置，较大限度地发挥了楼板的双向承载能力，控制了板厚，减少了次梁数量，使得楼面荷载传力路径更直接、合理，降低了整体钢筋数量。故十字梁体系在结构受力方面优于其他结构方案[1-2]。

综合比较分析，笔者认为十字梁式梁板布置方案较为合理，比较适合本工程。

4 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。我们在项目设计时，应根据项目的特点，选择相应的地下室顶板结构形式。普通地下室顶板结构可优先选择十字梁体系；而在人防区，可优先考虑采用无次梁大板体系。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。在实际工程中，应结合工程的具体情况，选择合适的结构方案。

[1] 张颖,文元.地下室顶板不同梁板布置形式的经济性探讨[J].建筑结构,2013(2):59-62.

[2] 徐建明.地下室顶板结构多种方案的经济性分析[J].建筑与结构设计,2011.

Reach on the Economic Benefi t of the Structural Design of Basement Roof

Zhang Jiejing Gu Yongteng Chen Wei

文章结合工程实例，对地下室顶板结构大板式梁板布置方案、十字梁式梁板布置方案及十字梁加次梁布置方案三种方案进行经济性比较分析，综合考虑造价、施工、结构性能等因素，优化结构设计，认为地下室顶板十字梁式布置方案结构布置灵活，更经济适用。

经济性；地下室顶板；结构设计

Combining with the work cases, the paper analyzes and compares the economy of the three structure plans which are the plate structure, the cross beam structure and the structure of cross beam plus second cross beam so as to optimize the structural design in consideration of cost, construction, performance, structure, and other factors. The result is that cross beam structure of basement roof is fl exible, which is more economical and practical.

economy, basement roof, structural design

2016-03-15）

张洁静，同济大学结构工程专业硕士，杭州市房屋安全鉴定事务管理中心工程师；顾永腾，上海经纬建筑设计研究院浙江分院（杭州风格建筑设计有限公司）一级注册结构工程师；陈伟，浙江工业大学结构工程专业硕士，杭州市房屋安全鉴定事务管理中心工程师。