三種地下車庫樓蓋結構的對比分析

張學治

(安徽安德建筑設計有限公司，安徽 合肥 230071)

0 引 言

隨著建設規(guī)模的加大，近年新建住宅小區(qū)的建筑面積越來越大，規(guī)劃要求的車位配比也一直在提高，建設單位同時越來越注重提升項目品質(zhì)，往往要求地面建筑物之間要設坡地、涼亭等景觀，只有建設地下車庫才能滿足各項要求。長久以來很多設計單位都只注重住宅單體設計，而忽視地下工程的設計優(yōu)化。選擇合理的地下車庫樓蓋體系不僅可以改善整個結構的力學性能，還可以降低工程材料的造價[1]。本文在設計實踐的基礎上，以安徽省巢湖市某住宅小區(qū)地下車庫結構設計為例，對大柱網(wǎng)地下車庫樓蓋結構采用三種現(xiàn)澆梁板式樓蓋結構進行詳細分析，以期為地下車庫結構設計提供參考。

1 工程概況

巢湖市某住宅小區(qū)的地下車庫，地上共8棟多層及高層主樓，地下車庫層高3.6 m，頂板覆土厚1.2 m，抗浮設防水位為室外地面以下1 m。標準柱網(wǎng)7.8 m×7.7 m。為滿足抗浮設計要求，地下車庫層高只有3.6 m，根據(jù)設備專業(yè)的要求，地下車庫梁高限制在不大于800 mm。巢湖市抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.10g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，建筑抗震設防類別為標準設防類，地下車庫框架抗震等級為三級[2,3]。

根據(jù)地下車庫凈高要求，在梁高限制在不大于800 mm的基礎上考慮樓蓋結構形式，地下車庫樓蓋可采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁等結構形式。三種樓蓋結構形式考慮有無消防車荷載兩種工況分別進行分析對比。

2 無消防車荷載時地下車庫樓蓋結構選型

地下車庫頂板在建造施工和使用維修時，往往需要運輸、堆放大量建筑材料與施工機具，根據(jù)文獻[4]地下室頂板設計時施工活荷載一般不小于4.0 kN/m2，根據(jù)[文獻5] 地下室頂板活荷載宜控制在5.0 kN/m2以內(nèi)。本項目在無消防車荷載的區(qū)域活荷載取5.0 kN/m2。三種樓蓋結構形式分別建模分析如下：

(1)主梁大板結構，板厚250 mm，主梁截面為400 mm×800 mm。計算分析結果如圖1、圖2所示。板面配筋為10@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為12@125雙向拉通。

圖1 主梁大板結構計算結果(梁)

圖2 主梁大板結構板計算結果(板)

(2)單向雙次梁布置，板厚160 mm，主梁截面為400 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×700 mm，平行于次梁的主梁截面為300 mm×700 mm。計算分析結果如圖3、圖4所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為8@150雙向拉通。

圖3 單向雙次梁結構計算結果(梁)

圖4 單向雙次梁結構計算結果(板)

(3)十字梁結構，板厚160 mm，主梁截面為400 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×600 mm。計算分析結果如圖5、圖6所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為8@150雙向拉通。

圖5 十字梁結構計算結果(梁)

圖6 十字梁結構計

根據(jù)上述計算分析結果，地下車庫頂板無消防車荷載時，樓蓋分別采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁結構的經(jīng)濟性對比分析見表1。

表1 地下室頂板樓蓋經(jīng)濟性對比分析(無消防車荷載區(qū)域)

無消防車荷載作用時，單向雙次梁樓蓋方案和十字梁樓蓋方案較主梁大板樓蓋方案明顯更優(yōu)，單向雙次梁方案與十字梁方案的綜合造價差值為9.9元/m2，差別不大，差別主要在板支座配筋，單向雙次梁方案略小于十字梁方案的計算結果。

3 有消防車荷載時地下車庫樓蓋結構選型

為節(jié)約造價，結構設計時對地下車庫頂板的活荷載只在消防通道和消防登高面的區(qū)域布置消防車荷載，消防車荷載取值按文獻[6]考慮板跨和覆土厚度影響的折減系數(shù)。主梁大板方案的消防車活荷載取20 kN/m2，單向雙次梁方案的消防車活荷載取28 kN/m2，十字梁方案的消防車活荷載取30 kN/m2。有消防車荷載作用時，三種樓蓋結構形式分別建模分析如下：

(1)主梁大板結構，板厚250 mm，主梁截面為500 mm×800 mm。計算分析結果如圖7、圖8所示。板面配筋為10@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為14@110雙向拉通。

圖8 主梁大板結構計算結果(板)

(2)單向雙次梁布置，板厚160 mm，主梁截面為500 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×800 mm，平行于次梁的主梁截面為300 mm×800 mm。計算分析結果如圖9、圖10所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為10@120(X向) 、8@150(Y向)拉通。

圖9 單向雙次梁結構計算結果(梁)

圖10 單向雙次梁結構計算結果(板)

(3) 十字梁結構，板厚160 mm，主梁截面為500 mm×800 mm，次梁截面為300 mm×700 mm。計算分析結果如圖11、圖12所示。板面配筋為8@150雙向拉通，支座按計算另配附加鋼筋，板底配筋為12@180雙向拉通。

圖11 十字梁結構計算結果(梁)

圖12 十字梁結構計算結果(板)

地下車庫頂板有消防車荷載時，樓蓋采用主梁大板、單向雙次梁、十字梁結構的經(jīng)濟性對比分析見表2。

表2 地下室頂板樓蓋經(jīng)濟性對比分析(有消防車荷載區(qū)域)

消防車荷載作用下，經(jīng)濟性仍然是單向雙次梁方案最優(yōu)，單向雙次梁方案與十字梁方案的綜合造價差值為32.2元/m2，雖然主梁大板方案的消防車荷載取值最小，但因其板較厚，自重大，導致其混凝土含量和鋼筋含量均較大，不經(jīng)濟。

4 結 論

(1)在7.8 m×7.7 m柱網(wǎng)下，無論有無消防車荷載作用，單向雙次梁布置時經(jīng)濟性明顯更優(yōu)，主梁大板樓蓋綜合造價最高，不宜采用。

(2)相同工況下，主梁大板樓蓋結構因其板較厚，導致其自重大，板配筋大，不經(jīng)濟。其優(yōu)點是模板用量明顯減少，施工速度快。

(3)樓蓋采用單向雙次梁布置和十字梁布置時，兩種樓蓋結構的綜合經(jīng)濟指標相差不大，從板的配筋計算結果可以看出，單向雙次梁樓蓋的優(yōu)勢主要在于板支座配筋略小于十字梁樓蓋的計算結果。

(4)基于上述分析，本項目的地下車樓蓋最終采用了單向雙次梁的布置方案。地下車庫可以采用的樓蓋結構形式還有很多，本文的結果是根據(jù)實際工程的柱網(wǎng)和荷載作用下分析得出的，在工程設計時應針對具體情況具體分析，考慮多種因素的影響來確定地下車庫樓蓋結構形式。