地下室顶板楼盖类型对比研究

□ 徐丽丽 陈建辉

1 引言

随着我国城市化的快速发展，地下空间开发利用也越来越多。在高层住宅项目建设中，开发商越来越重视对地下室的成本控制。地下室顶板楼盖类型众多，适用性与经济性各有千秋，如何选择最佳的楼盖类型，既满足规范要求的安全性，又达到最佳的经济成本预期，成为困扰设计人员的难题。有学者通过单因素敏感性分析，得出城市地下车库顶板采用预应力筋的无梁楼盖具有优势[1]；也有学者在层高、柱距、覆土厚度等确定的前提下，分析认为单向双道次梁的楼盖布置体系最经济[2]，可见楼盖的经济效果取决多种因素。本文以地下室顶板楼盖其中的三种类型：无梁楼盖、梁板式（单向双次梁）、梁板式（双向双次梁）为研究对象，并为了更具有通用性和参考价值，摒除其他影响因素，构建结构计算模型，从楼层层高、采光开洞、对上部园林影响、含钢量、混凝土用量、模板用量及综合单价进行对比分析，得出一定的结论，以期为类似工程提供参考。

2  计算模型参数设定

2.1 模型基础参数

地下室层高初定为3.45m，选取柱网8m×8m。拟对比分析楼盖类型为无梁楼盖、梁板式（单向双次梁）、梁板式（双向双次梁）。

2.2 试算假定条件

地下室顶部覆土1.2m，考虑重度18kN/m³，则恒载选择为21.6kN/m2；普通区域活荷载5.0kN/m2；消防车道、扑救面的活荷载20kN/㎡；抗震设防烈度为7o，地震加速度为0.1g；框架柱截面尺寸600mm×600mm，采用任何形式楼盖对柱的设计无差异，计量不计入；梁柱纵筋均采用HRB400，箍筋采用HRB400。

地下室顶板不同楼盖选型的主要结构尺寸见表1。

3  楼盖的计算结果对比

通过PKPM结构设计软件计算，在满足安全性条件下，按施工惯例对配筋进行适当的调整后，不同楼盖选型下，地下室顶板的主要结构尺寸及配筋量如下。

表1 不同楼盖类型构件截面尺寸及材料

3.1 无梁楼盖计算结果

无梁楼盖考虑消防车荷载情况下，板底贯通筋设计为双向14@100，板面贯通筋双向16@200，柱帽区域附加双向22@200的面筋，具体配筋图见图1。无消防车荷载区域，板底贯通筋柱上板带设计为双向16@200，跨中板带为双向14@200，板面贯通筋x向14@200，y向16@200，柱帽区域附加双向16@200的面筋，具体配筋图见图2，板厚均为300mm。

图1 消防车荷载区，无梁楼盖配筋

图2 无消防车荷载区，无梁楼盖配筋图

3.2 单向双次梁楼盖计算结果

按表1的梁板尺寸进行梁结构分析计算，最终在满足安全性条件下（梁即将超筋），考虑消防车荷载的梁板配筋，板面双向配贯通筋10@170，板底x向10@110，y向10@170，次梁面附加部分钢筋（见图3）；在无消防车荷载区，板面双向配贯通筋10@170，板底双向配贯通筋10@170（见图4），板厚均为180mm，主梁尺寸大，次梁尺寸也大。

图3 消防车荷载区，单向双次梁楼盖配筋图

图4 无消防车荷载区，单向双次梁楼盖配筋图

3.3 双向双次梁楼盖计算结果

按表1的结构尺寸进行结构分析计算，在满足安全性条件下，考虑消防车荷载的配筋，板面、板底双层双向配贯通筋10@170（见图5）；在无消防车荷载区，板面、板底依然双层双向配贯通筋10@170，梁配筋少（见图6），板厚均为180mm。

图5 消防车荷载区，双向双次梁楼盖配筋图

图6 无消防车荷载区，双向双次梁楼盖配筋图

4  顶板楼盖的结果对比

4.1 消防通道区域，地下室顶板不同楼盖选型的对比

通过对消防通道区域，不同楼盖选型的楼层净高、采光、对上部园林影响、含钢量、混凝土用量、模板用量及综合单价进行对比，对比结果见表2。

分析表2，得出如下结论：

（1）无梁楼盖钢筋用量最高；荷载大时单向双次梁楼盖比普通井字梁楼盖钢筋用量稍大；无梁楼盖混凝土用量最大，单向双次梁与普通井字梁楼盖方案相差不大。无梁楼盖模板用量最小，单向双次梁与普通井字梁楼盖方案相差不大。

（2）三种方案的中无梁楼盖的净高最大，考虑管线占用高度650mm，地坪做法50mm后：无梁楼盖净高2.45m（2.5m×2.5m柱帽下净空1.95m，故大型管道应充分考虑避让）；梁板楼盖净高1.95m，层高3.45m无法满足通行要求，实际工程应采取更高的层高。

（3）普通梁板式楼盖可以灵活的布置顶板开洞位置，对上部园林的影响较小；无梁楼盖对开洞位置有严格限制。

（4）梁板式楼盖的塑性破坏机制更加合理，极限承载力大，对施工阶段局部、短暂性超载的适应力强；无梁楼盖受冲切承载力控制，超载会发生严重后果（国内外均有大量案例）。

（5）综合单方造价，无梁楼盖高出约20%；荷载大时，单向双次梁截面大、配筋大（接近超筋），综合造价比双向双次梁楼盖高约3.5%。

4.2 非消防通道即普通区域，地下室顶板不同楼盖选型的对比

对比普通区域，不同楼盖选型的各项，对比结果见表3。

分析表3，得出如下结论：

（1）无梁楼盖钢筋用量最高，荷载小时单向双次梁楼盖比普通井字梁楼盖钢筋用量小，无梁楼盖混凝土用量最大，单向双次梁比普通井字梁楼盖方案略小。无梁楼盖模板用量最小，单向双次梁与普通井字梁楼盖方案相差不大。

表2 消防通道、扑救面楼盖选型的对比成果表

表3 普通区域楼盖选型的对比成果表

（2）三种方案的中无梁楼盖的净高最大。

（3）普通梁板式楼盖可以灵活的布置顶板开洞位置，对上部园林的影响较小。无梁楼盖对开洞位置有严格限制。

（4）综合单方造价，无梁楼盖高出约10%；荷载小时，单向双次梁钢筋用量及混凝土量均低于双向双次梁，综合造价比双向双次梁楼盖约低10%。

5  结语

通过以上对无梁楼盖、单向双次梁、双向双次梁三种地下室顶板楼盖类型的楼层净高、采光开洞、对上部园林影响、含钢用量、混凝土用量及综合单价进行对比，可以得出如下结论：

（1）无梁楼盖获得的建筑净高最大，但顶板开洞区域受限制，土建综合造价最高，比梁板类楼盖高10%～20%，荷载越大差距越明显。

（2）单向双次梁楼盖，在荷载适当的多数情况下，土建造价最低，比双向双次梁低10%左右；但随着荷载增大，单向受力的截面设计越发不合理，造价随之上升，与双向双次梁趋近，建筑的净高也难以控制。

（3）双向双次梁经济性稍差，但顶板开洞布置灵活，极限承载力高，施工过程可靠，在荷载较大时构件截面可控性较好。

（4）以上三种楼盖类型在实际工程中均有应用，综合考虑施工情况、荷载集度、综合造价与建筑需求，上述几种楼盖方案各有利弊。设计人员在选择时，应根据当时当地具体情况，结合建筑需求，按以上结论进行优选。

（5）以上对比得出的综合单价结论仅仅针对的是这一案例，而不同的楼盖类型在具体工程中，可能还会影响到基础部分的造价，如无梁楼盖结构可有效地降低地下车库的层高并减小水浮力，降低抗拔桩的数量和挖方量, 从而达到降低工程造价的目的[3]，同时荷载大小不同，楼盖经济效果是有区别的，因此对于多层地下车库，可针对消防考虑车荷载区域与不考虑消防车荷载区域，选择不同楼盖类型。