无梁楼盖在人防地下室的应用案例分析

摘要:现在的人防主体结构设计与人防的建造成本存着着极大的联系,所以人防结构的选型及荷载的计算对人防的建造成本有着举足轻重的影响。

关键词:无梁楼盖 层高 抗浮力

1.工程概况

昆山神州通地产置地有限公司开发的新华舍住宅楼项目规划建设17000平米的地下室人防,地下停车位586个。人防地下室按当地规划局批准的指标为核六级、常六级,甲类人防地下室。原设计采用的顶板是主梁加厚板的结构体系,无次梁,地下室层高3.9米。整个工程造价预算下来近5000万,其中土建部分占到了八层以上。由于整个人防的主体结构要整个工程造价中占据了极大的份额,我们进行了人防的无梁楼盖与梁板体系进行了结构设计与经济性的比较。

2.有梁体系的设计参数

地下室的设计参数为:柱网间距8100 *8100mm,顶板土厚度1.1m,地下室柱子取600*600 mm,主梁截面尺寸为550*1100 mm,顶板板厚取为350 mm。由于当地的地下水位比较高。按江苏省的地下水位的取值,抗浮设计水位取最高洪水位及地面下0.5米的大值。该地下抗浮水位为室外地面-0.12 m。简图如下:

设计荷载:

顶板:恒载30kN/m2,活载10kN/m2,人防荷载65kN/m2;

侧墙:主要为水土压力和人防荷载,水土压力合力为19.8~76.5 kN/m2的梯形,人防荷载为50kN/m2。

底板:按倒楼盖法计算,取恒载(上部荷载导荷37.5kN/m2,活载5kN/m2,人防荷载50kN/m2。

浮力与抗浮力之差为10 kN/m2,所以在底板设计了抗拔桩,数量为840根,共计约10000米长。

基础采用了筏板基础,整个计算按平时荷载组合与战时荷载组合分别计算,取最不利荷载进行配筋及裂缝验算。程序采用PKPM结构计算软件进行计算。

3.无梁体系的设计参数

由于无梁楼盖体系能较好的满足风管布置的净空需求,有效的降低地下室的层高,从而减小地下室的埋深。我们针对这种情况,对无梁楼盖进行了试算:

主要技术参数有:

顶板采用柱帽加板的形式,柱帽高度800,为3200*3200大小,板厚为350,建筑层高可取至3400;

设计荷载比较:

顶板:与有梁体系一致;

侧墙:水土压力合力为19.8 kN/m2~69.5 kN/m2的梯形,其余不变;

底板:按倒楼盖法计算,活载减小为零,其余不变。

4.配筋及成本分析:

由于顶板、底板、侧墙的配筋在整个地下室占有绝对的比重,我们重点对三块结构板进行的分析。

原设计顶板框架梁配筋大致为设计支座处约为17Ф25左右的钢筋,底筋采用10Ф25左右的钢筋。板的配筋为筋按最小配筋率顶部通常筋Ф14/12@150支座处附加Ф14@150,底部为Ф14@150通常钢筋。

修改后的无梁楼盖顶板配筋为顶底均配Ф16@190的钢筋,柱帽支座增配Ф16@190的附加钢筋,柱帽底部则附加Ф12@150的钢筋;

侧墙的配筋由于层高降低,计算高度减小,荷载减小,则相应的配筋减小;

底板荷载与原设计差别不大,则配筋也差异较小。

通过比较,可以看出采用无梁楼盖计算的主要的好处有:

①顶板的造价基本上与有梁的持平;

②由于层高减少,侧墙及地下室的柱及各种人防墙体的高度减小,减少了墙体的配筋,且由于侧墙计算高度减少,则相应的配筋面积也较为减小;

③底板设计荷载减小,能够减小地下室底板的配筋;

④由于当地的水位较高,设计需要抗拔桩。减小层高后,水浮力则大为减小;抗拔桩的数量大为减少;

⑤减少了部分土方开挖及基坑支护的费用。

不利的因素:

由于层高减小,局部可能感觉会有一些压抑;无梁楼盖看不上不是特别美观。

5.设计无梁楼盖应注意的地方:

①顶板的厚度不宜取得过大,否则不经济,因为顶板的通常配筋主要为最小配筋率控制。顶板的厚度可取小一点,柱帽尺寸稍微取大一点,这样会取得较为良好的效果;

②柱帽一次截断的面积不宜超过1/3,可以考虑分次截断,以满足规范的要求;

③柱距按规范最小取为7.8米时,可停三辆车,通常做法可取为8 m或8.1m,可根据工程情况具体考虑柱网尺寸大小。

④按浮水位可根据工程的实际情况合理取值,满足安全、经济两方面的需求;

⑤顶板的计算用有限元分析计算比普通的计算结果会偏小一些,更能满足协同工作的原理。