地下室顶板结构选型分析与经济性比较

1 摘要

随着近年来房地产行业的迅速发展，地下室已成为设计中不可或缺的一部分。但由于地下室的功能及使用要求的特殊性，如地下室顶板的设计荷载大（考虑绿化覆土或消防车通道等），防水抗裂要求高（根据混凝土规范要求，正常使用荷载作用下裂缝宽度不能大于0.02mm），所以其造价占整个项目的比重也较大。故在保证结构可靠性和使用性的前提下，还应兼顾其经济性指标。因此，该文结合深圳一工程地下室顶板的设计实例，针对其作多种选型方案的分析与比较，做好对该地下室结顶板的优化设计。

2工程实例

该工程为深圳市龙岗区金海港麓园项目，根据各专业所提条件，初步确定塔楼外地下室柱跨为8.1×8.1m（不作为塔楼嵌固），顶板覆土厚度为1.2m，梁板下走设备管线约150kg，局部范围内有消防车道。消防车荷载按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001（2006年版）第4.1.1条（下表）取值：

混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400。

3几种地下室顶板结构方案分析

3.1 一般做法

十字梁、井字梁、单向板水平结构布置方案是较为常见的形式（考虑到单向板布置时，消防车荷载取值较大和梁高较高，不满足使用要求，故有消防车时仅对比十字梁和井字梁），按照规范要求这几种结构形式取最小板厚为160mm，故荷载取值如下：

恒载：1.2×18+0.16×25+1.5=27.1kN/m2，取27 kN/m2。

活载：无消防车时取4 kN/m2。

考虑消防车时，计算板配筋按上表取20 kN/m2；计算梁配筋时考虑土的扩散作用取16 kN/m2。

采用PKPM-SATWE软件取四跨柱距模拟计算得出配筋。

3.2 其它做法

大板水平结构布置方案是近年来新的地下室顶板设计形式，取板厚为250mm，故其荷载取值如下：

恒载：1.2×18+0.25×25+1.5=29.4kN/m2，取29.5kN/m2。

活载：无消防车时取4 kN/m2。

考虑消防车时，计算板配筋按上表取20 kN/m2；计算梁配筋时考虑土的扩散作用取16 kN/m2。

采用SAFE软件取四跨柱距模拟计算得出以下配筋。

根据上述条件，经软件分析后，得出下面结构布置及配筋比较图：

4经济性分析比较

通过材料使用量，即钢筋量、混凝土量、模板量三部分进行比较。

金海港麓园项目地下室顶板结构布置方案分析比较表(考虑消防车）

注：1、假设钢筋为5300元/吨，混凝土为340元/立方；模板为35元/平米

2、不考虑人工与工期成本。

由上表可看出，考虑消防车时，同等条件下的三种结构布置方案比较，大板结构方案的综合造价最低，井字梁居中，十字梁最浪费。地下室顶板大板结构方案比十字梁方案的综合造价节省约35.39元/m2。

注：1、假设钢筋为5300元/吨，混凝土为340元/立方；模板为35元/平米

2、不考虑人工与工期成本。

由上表可看出，无消防车时，同等条件下的四种结构布置方案比较，大板结构和单向板结构方案的综合造价最低，井字梁居中，十字梁最浪费。大板结构方案比十字梁方案的综合造价节省约37.63元/m2。

结论

1）大板结构在两种工况下的平均造价都较为节省，且其结构形式美观，能较大满足其它专业的使用要求，但其施工难度较大，对施工技术的要求较高；

2）单向板结构在无消防车的工况下造价也较低，且传力路径简单，施工难度小，但其对净高影响较大，故在荷载不大的情况下，如无覆土和无人防等情况下，较为推崇使用；

3）十字梁、井字梁作为传统的结构形式，其传力路径较为简单，施工难度不大，但十字梁的综合造价最浪费，井字梁的模板量最大即对工期影响较大。

6.工程指导意义

1）根据上述分析比较结构提交给甲方后，甲方考虑到其经济性和技术性等综合因素，对该工程塔楼外地下室顶板采用大板结构方案，并已应用到初步设计当中。

2）通过上述多种地下室顶板结构方案的分析比较，对工程实践中的标准跨地下室设计能起到一定优化设计的参考价值，能较好的提升经济效益，适应市场的发展。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。