某人防地下室頂板結構方案技術分析及經濟分析

文/崔孟龍、王勝 中建三局集團有限公司人防與地下空間設計院 湖北 武漢 430070

某人防地下室頂板結構方案技術分析及經濟分析

文/崔孟龍、王勝 中建三局集團有限公司人防與地下空間設計院 湖北 武漢 430070

眾所周知，多層和高層鋼筋混凝土結構中，樓蓋結構的材料用量占整個結構材料用量的30%到40%，而人防地下室樓蓋由于要承受較大荷載，其材料用量在整個結構中所占的比例會更高。樓蓋結構造價的節省，無疑會帶來很大的經濟效益和社會效益。以武漢某人防地下室頂板結構為例，對人防地下室頂板的幾種結構形式進行技術分析和經濟分析比較。

人防地下室；頂板結構形式；梁板結構+十字次梁；梁板結構+井字次梁；梁板結構+大板；經濟比較

1.工程概況

本工程位于武漢市，為附建式的甲類6級人防地下室，地下室總面積67219平方米，人防位于地下二層，人防面積為19497平方米，平時功能為汽車庫，戰時功能為二等人員掩蔽部。塔樓外區域柱網均為8.4米x8.4米，頂板上部為50mm素混凝土找平層。因本工程人防設計介入時，建設方設計部已確定人防頂板結構形式為梁板結構+井字次梁，且基坑大部已開挖至設計標高。

2.人防地下室頂板常用結構形式及技術特性

2.1人防地下室頂板常用的結構形式

鋼筋混凝土結構常用的樓蓋結構，按結構受力有：梁板結構 （大板樓蓋、主次梁樓蓋，井字梁樓蓋）、平板結構 （無梁樓蓋、雙向密肋樓蓋 ）；按施工方法有：

現澆樓蓋 （空心樓蓋、實心樓蓋 ），預制裝配式樓蓋，裝配式整體樓蓋；按預加應力有：預應力樓蓋和非預應力樓蓋。

人防地下室頂板常用的結構形式大部分為梁板結構，也有部分采用無梁樓蓋及雙向密肋樓蓋，近年來也有不少空心樓蓋。而本文主要比較的是在人防中比較常用的幾種樓蓋形式如：

梁板結構+井字次梁、梁板結構+十字次梁、梁板結構+大板、無梁樓蓋、雙向密肋樓蓋

2.2各種樓蓋形式的結構技術特性

基于以上分析，針對本項目具體情況無梁樓蓋與密肋樓蓋相對于梁板結構

已無優勢可言，故本文重點對梁板結構的三種布置形式進行經濟性比較及技術分析。

樓蓋形式的結構技術特性對比 表（一）

3.人防樓蓋選型及經濟性分析

3.1研究對象

因本工程塔樓外區域柱網均為8.4米x8.4米，柱網規則且樓蓋體系受荷單一，為便于進行樓蓋的經濟性對比分析，計算模型選取柱網為8.4米x8.4米，X、Y方向各五跨，以此范圍的計算結果作為研究對象。本工程恒載取值為2.0KPa（板自重軟件自動計算），活載取值4.0KPa，戰時人防荷載取值均為55KPa。框架柱尺寸為600mm x600mm，混凝土標號均為C 35，梁板配筋均采用HRB400，計算軟件采用PKPM 2010。

3.2樓蓋選型

根據反復試算，在滿足主梁梁高一致的條件下，調整次梁截面尺寸及板厚使三種樓蓋選型的配筋處于合理的范圍，根據計算結果進行配筋設計（梁板配筋見下圖）。

因本工程為甲類6級人防地下室，頂板防護厚度不小于250mm，故梁板結構+井字次梁、梁板結構+十字次梁樓蓋選型中板厚取值均為250mm，混凝土標號均為C 35，板最小配筋率為0.25，配筋均為構造配筋；樓蓋選型為梁板結構+大板，板厚為300mm，在考慮再滿足相關規范要求，又盡可能的降低含鋼量，提高設計的合理性，在板配筋中采取通筋+支座附加筋的配筋方式（通長鋼筋與支座附加鋼筋交錯布置）。

方案一：梁板結構（+井字次梁）

方案二：梁板結構（+十字次梁）

方案三：梁板結構（+大板）

3.3 技術經濟性分析

建設方成本部在2013年10月根據當時的混凝土、模板、鋼筋的價格（含制作加工等費用），對以上三種方案進行了成本測算，測算結果見下表：

人防頂板單方經濟指標對比（面積均為1724㎡） 表（二）

由表（二）可知，針對本項目而言方案三梁板結構（+大板）樓蓋選型最經濟。由于人防地下室在戰時荷載組合下不考慮裂縫，且本項目由戰時荷載組合起控制作用，故本樓蓋配筋不以裂縫控制，故要充分發揮梁板的結構強度。由三個方案配筋設計圖中可知，方案一梁板結構（+井字次梁）與方案二梁板結構（+十字次梁），板配筋完全一致，均為構造配筋，故方案一即梁板結構（+井字次梁）板強度利用率過低，選型明顯不合理。方案二與方案三比較，方案二板為構造配筋，板強度利用率相對較低，梁板強度均未得到充分的發揮，而方案三梁板強度利用率則相對比較理想，經濟效果明顯，且便于施工。最終建設方經過比較采納了我院的建議，選擇了方案三即梁板結構（+大板）的結構形式。

4.結論

在現代建筑地下車庫建設過程中，國家要求節能、環保，建設方要求安全、經濟，這就要求我們設計師要合理的進行結構選型，在設計過程中在滿足規范的前提下，具體工程具體對待，有意識的多做些對比分析。而在人防工程中，人防頂板一般都比較厚，在選型過程中要充分考慮人防頂板的結構強度，提高人防頂板結構強度的利用率，做到安全經濟，便于施工。當然由于本項目的特殊性，本項目僅比較了梁板結構的不同類型，而在實際工程中我們要敢于嘗試、勇于嘗試不同的樓蓋形式，如無梁樓蓋、密肋樓蓋、空心樓蓋等等，整體考慮不同的樓蓋形式對整個項目的影響，做好對比分析，優中選優，盡可能的做到設計的經濟合理性。

1.中國建筑設計研究院.人民防空地下室設計規范（GB 50038-2005） ［S］.北京：中國標準出版社. 2005

2.中國建筑設計研究院.混凝士結構設計規范（GB50010-2010） ［S］.北京：中國建筑工業出版社.2010

3.北京市建筑設計標準化辦公室.防空地下室設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社. 2008

4.中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施（2009年版）.北京：中國計劃出版社. 2009

5.中國有色工程有限公司.混凝土結構構造手冊（第四版）［M］.北京：中國建筑工業出版社. 2012

崔孟龍（1981-）男 河南南陽人。漢族。本科。現任職于中建三局集團有限公司人防與地下空間設計院，一級注冊防護工程師（結構）；王勝（1972-）男 湖北黃石人。漢族。本科。現任職于中建三局集團有限公司人防與地下空間設計院，高級工程師。