地下车库柱网及楼盖结构选型与经济性分析

王广会 詹静芳

随着城市基础建设的完善以及经济水平的提升，汽车的保有量也不断增加，这不仅造成了城市交通的拥堵，也导致停车难问题的出现。从我国当前大部分城市的发展情况来看，停车难问题已经成为民生问题中的重要内容，引起了社会的广泛关注。因此在城市住宅及商业区域中都应不断加大地下车库的建设，同时在地下车库建设中加大投入资金。地下车库建设中影响造价的因素比较多，因此需要结合工程情况做好不同方案对比，保证柱网以及楼盖结构选型的科学性和经济性。

1.地下室车库柱网分析

1.1 车库柱网尺寸及停车率设计

结合当前建筑的车位尺寸规划，可以分为三种不同的地下室柱网结构模式，一般车位最小尺寸为2400mm×5300mm。根据车位的尺寸对地下室柱网的大小进行划分，（1）大柱网，尺寸为（7900mm+8200mm）×7900mm，这种柱网结构面积比较大；（2）中柱网比大柱网的面积略小，为（6800mm+4650mm+4650mm）×7900mm；（3）小柱网结构，尺寸为（6800mm+4650mm+4650mm）×5400mm[1]。行车道旁边车位的设置效率低，通过分析在车位的设计中尽可能采用垂直停车的方式，这种车位设计情况相对于平行停车方式设计来说，车位的划分数量更多，同时双排车位间的车道有利于满足最小宽度为5500mm 的要求。通过对大柱网、中柱网以及小柱网的车位停车位置分析、核算，计算出不同柱网的停车效率。

停车库的设计中墙边位置的停车位设计数量少、效率低，通过多方对比和核算，车道中间位置通过垂直停车的方式设计更合理，相对于平行停车方式效率更高。同时双排车为中间车道的预留位置符合要求，通过计算得到停车效率如下：大柱网的停车率为每个车位每平方米的停车率为21.20%，中柱网每个停车位每平方米的停车率同样为21.20%，小柱网每个停车位每平方米的停车率为21.74%，由此可见，大柱网以及中柱网停车位效率相同，小柱网的停车率虽然相对于前两种柱网略低，但是相差得不多。

1.2 车库柱网的结构分析

大柱网的结构一般为矩形的柱网结构模式，每个柱距间可以停放三辆车，这也是地下停车库设计中应用最广泛的停车方式。大柱网在楼盖结构中一般会采用无梁楼盖，单向次梁或者大板结构的方式。中柱网在架构中一般车位的宽度在8m 左右，行车道宽度一般为6.6m，通过这种结构的设置模式能够大大提升停车率，而且在不改变车道形式的基础上能够适当缩窄车道[2]。大板结构中可以与长跨方向平行设置次梁，并在与短梁一致的方向设置两道梁。在楼盖的设计中可以采用单向次梁与大板的结构方式或者无梁楼盖的方式。小柱网一般设计为两车道的柱网模式，停车位的宽度一般设置为5.4m 左右，车道设置为6.6m的宽度，这种结构中不需要次梁的设计，构建成本比较低。因此在结构选型中一般选择大板或者无梁楼盖的方式。

1.3 柱网的设计计算原则

地下停车库柱网设计成本预算需要遵循以下原则：（1）在柱网材料的设计中成本计算主要集中在结构构件，不统计非结构构件数量，统计的构件主要包括内容为地下室的顶板、梁、柱子、底板以及外墙等；（2）在单位面积的计算中主要考虑的内容包括标准车道、车位，没有对楼梯、设备以及坡道等位置进行计算；（3）在地下车库的设计中对顶板覆土的设计没有考虑消防车荷载，因此在实际的设计中需要结合消防车荷载情况合理调整各种指标。

小柱网的设计可以有效降低车库的层高，同时小柱网结构建设中模板、钢筋、混凝土的使用量都比较少，工程造价低。通过计算可知，小柱网结构比大柱网每平方米的造价可以减少100元到200元左右。

2.地下车库楼盖结构的选型以及经济性

2.1 地下车库楼盖结构

地下车库楼盖结构中主要的结构形式包括大板、十字次梁、主次梁、井字梁以及蜂巢芯楼盖等多种楼盖形式，其中比较常见的梁板楼盖中主次梁比较常见。无梁楼板楼盖指的是不单独设置梁体，直接在柱上构建的楼盖体系结构。同时结合柱顶柱帽的设计可以分为有柱帽和无柱帽两种不设梁的楼板楼盖结构，如果楼板的荷载比较大，相对于梁板楼盖的设计来说经济性更强，通常无梁楼盖的设计主要应用在人防以及地下车库的顶板设计中[3]。

现浇钢筋混凝土空心楼盖的设计是一种基于传统结构形式的楼盖，其中有薄壁箱体或者小箱体构件等，将箱体浇入到混凝土密肋楼板内后，将楼板中的混凝土抽空，减少楼板的自重，从而使柱网、梁等位置的荷载降低，减少钢筋以及混凝土的用量。但是空心扣板厚度的设计难以达到地下室及人防顶板的要求，因此在使用中受到限制，较少用于地下停车库的楼板设计中。

2.2 地下车库楼板荷载

结合建筑结构的功能和需求等方面的差异性，地下室的楼板可以分为地下车库、人防顶板以及设备楼板等类型。地下室顶板必须有一定的覆土，同时如果处于消防通道位置，还需要考虑消防车荷载适当增加覆土厚度。结合《建筑抗震设计规范》，在楼盖顶板的设计中如果顶板作为上部结构嵌固，在地下室的结构设计上需要结合相关范围内的顶板通过现浇梁的结构方式进行建设，范围外的地下室顶板设计中一般也需要采用现浇梁的梁板结构方式。因此，在地下室嵌固层的结构设计中可以利用梁板楼盖的模式，在厚度的设计中需要在180mm 以上[4]。人防顶板及停车位楼盖的设计中厚度需要保持在200mm 以上，以此保证楼板的坚固性。由于楼板的使用功能存在差异，随着荷载的提升，楼盖造价会加大。因此，需要结合具体的工程形式选择合理的楼盖结构方式。

2.3 楼盖的方案选择

楼盖方案的设计和选择中，需要综合考虑楼盖的结构、荷载、梁柱、板等多方面内容，并结合楼盖截面尺寸合理选择设计方案。以标准的840mm 见方标准柱网为例，工程楼盖可以分为四种形式，分别为无梁楼盖、十字次梁楼盖、大板无次梁楼盖以及单向次梁楼盖。结合地下室的建设功能，楼盖的选择必须要考虑覆土荷载的厚度问题，可以根据《建筑结构荷载规范》的要求对覆土厚度进行合理设计。在楼板的荷载设计中，随着荷载的增大，柱帽、板以及梁等结构的尺寸也会进一步加大，需要结合设计方案选择最经济的截面尺寸。

2.4 地下室车库楼盖结构方案经济性对比

地下车库的楼盖结构中，普通车库、人防荷载、机房荷载等不同位置对混凝土、钢筋等的使用量存在一定差异，造价也不同。无梁楼板钢筋使用量为1.87t，混凝土用量为16.31m3，总体造价为380.30 元/m3；大板无次梁的钢筋使用量同上为1.87t 混凝土用量为18.14m3，总体造价为403.64 元/m3；十字次梁的钢筋用量为2.48t，混凝土用量为16.95m3造价为444.66 元/m3；单向次梁的钢筋用量为2.15t，混凝土用量为16.11m3，总体造价为403.54 元/m3。

通过对楼板钢筋用量的分析，荷载最小的基础上大板无次梁钢筋用量最少，单项次梁钢筋用量稍多，十字次梁设计的钢筋用量最大。机房、人防等位置对楼板的荷载量要求比较高，除了无梁楼板设计外，十字和单向次梁所用的钢筋数量都比较多。纯地下室的顶板，无梁楼盖钢筋用量最少，经济性最强，但是地下车库对楼盖的荷载能力要求较高，因此大部分采用十字次梁的结构方式，覆土厚度较大，对钢筋的用量要求也比较大，楼盖的造价相对比较低。此外，在楼盖的选择中还需要结合柱网的设计要求，一般柱网尺寸在7900mm×7900mm 时，楼盖最佳结构方式为蜂巢芯或者BDF 方箱以及双向板的模式；柱网尺寸在8100mm×8100mm时，地下车库楼盖方案的设计中以蜂巢芯，双向板以及周转膜壳方式为主。通过层次分析法，结合不同工程情况综合对地下车库楼盖的设计方案进行对比，从建筑结构来看蜂巢芯楼盖结构模式的效果最好，同时综合效益也最高。双向板楼盖结构可以结合不同跨度结构对效益进行综合分析。因此在最后的选择中可以结合柱网以及工程要求选择十字次梁或者蜂巢芯楼盖型，在保证质量的同时也能够提升经济性。

3.结语

综上所述，随着汽车保有量的增加，当前城市停车位紧张的问题日益凸显，为了有效解决停车位问题，民用建筑以及大型商超等地下空间都设置了大型停车场。但是不同设计形式柱网以及楼盖结构的成本造价存在较大差距，因此需要结合地下车库柱网以及楼盖结构要求有效降低成本，选择最优化的柱网和楼盖结构形式。