地下车库梁板式屋盖结构选型的研究

【摘要】地下车库梁板式屋盖常见的布置有主梁厚板式、2x2（2纵2）井字梁式和1x1（1纵1）井字梁式。通过对不同梁板式屋盖布置的梁内力分析和屋盖材料造价计算，对比了不同布置方式的结构受力效果和经济性，可供设计参考。

【关键词】地下车库；梁板式屋盖；结构选型

随着我国经济的快速发展，汽车数量迅速上升，地下车库被广泛采用。地下车库的结构设计中屋盖选型为设计重点。根据地基、地下水位、施工进度等因素的影响，地下车库屋盖主要采用梁板式屋盖或无梁屋盖。梁板式屋盖较之无梁屋盖，屋盖部分的造价更低，抗侧力性能更好，在地下水位较低时应用更为普遍。梁板式屋盖常见的布置有主梁厚板式、2x2（2纵2）井字梁式和1x1（1纵1）井字梁式。因地下车库的特殊性，如防水要求、消防设备安装等因素的限制，其屋盖布置方式的材料经济性与普通楼盖亦有不同。本文试图对比分析地下车库梁板式屋盖三种布置方式在不同覆土厚度下的结构受力效果和材料经济性，以供结构设计屋盖选型时参考。

1 设计条件

地下车库按净距7.2m停放3辆车，柱网间距一般为8.1～8.4m，较大的柱网有更好的停车舒适性，结构经济性的问题也更加突出，本文的算例车库柱网双向间距为8.4m，纵横均为6跨，层高4m。为了便于对比，梁板混凝土均为C40，钢筋均为HRB400。框架柱截面650x650mm，车库屋盖采用井字梁时板厚250mm，主梁厚板时板厚350mm。框架梁截面500x1000mm，井字梁截面300x750mm，计算超筋时，梁截面适当加大。

车库顶板一般覆土1.2～3.0m，按车库顶板不同的覆土厚度，并考虑覆土对消防车轮压的扩散作用，消防车荷载相应折减。计算模型采用三种荷载类型分别计算，统计梁弯矩及工程量，进行结构受力和材料造价对比。荷载分类见表1.1：

2 梁内力分析

通过对比地下车库各模型的顶板框架梁最大负弯矩、正弯矩和次梁最大弯矩，反映不同荷载和屋盖布置的情况下车库屋盖梁的内力变化。梁内力计算采用PKPM系列的SATWE软件，弯矩值均取各模型的相同位置。框架梁最大负弯矩选择第二榀框架梁第二支座位置，框架梁最大正弯矩选择第二榀框架梁第一跨中位置，次梁的弯矩选择第二榀次梁的第二支座位置，不同荷载条件下各模型的弯矩值见表2.1，表中的弯矩比率是各屋盖布置方式的梁弯矩以2x2井字梁式为基数的比值。

表2.1的梁弯矩对比结果表明，在荷载1～3的作用下，各模型梁的弯矩增幅合理，计算结果可信。三种布置方式对框架梁支座弯矩的影响差别不大，但1x1井字梁式布置会导致框架梁跨中正弯矩和次梁弯矩的显著增大，说明在适宜的配筋率下，1x1井字梁式的布置需要更高的梁高，在保证同样的净高，就需要更高的层高。

3 楼盖梁板材料造价分析：

楼盖梁板的材料造价仅考虑了混凝土及钢筋的材料费用。工程量统计采用TSSD系列的TSPT软件。为了便于对比，材料造价中C40混凝土单价按450元/m3（参考《兰州工程造价信息》2011年第2期）计算，HRB400钢筋按5500元/吨（材料费参考《兰州建设工程造价指南》2011年第2期，并考虑钢筋制作、绑扎等费用）计算。不同荷载条件下的含钢量、等效板厚、材料造价等见表3.1，表3.1中的造价比率是各屋盖布置方式的材料造价以主梁厚板式为基数的比值。

根据表 3.1工程量的统计，可以得出以下几点结论：

3.1 顶板覆土厚1.2m时，三种屋盖布置的含钢量接近，主梁厚板式含钢量最小，但折算板厚最大，因而材料造价略高于2x2井字梁式。1x1井字梁式材料造价最低，较之其他布置降低了2.9～3.2%。

3.2 顶板覆土厚2.1m时，三种屋盖布置的含钢量接近，材料造价则主梁厚板式略高，2x2井字梁式和1x1井字梁式接近，低于主梁厚板式3.1～3.7%，

3.3 顶板覆土厚2.9m时，三种屋盖布置的含钢量有明显差别，主梁厚板式含钢量高于2x2井字梁式4.0kg/m2，2x2井字梁式高于1x1井字梁式5.4kg/m2，材料造价亦相差了4.7%、5.4%。

3.4 覆土厚度1.2m提高至2.1m，各屋盖布置的含钢量提高7.2～~10.2kg/m2，覆土厚度2.1m提高至2.9m，主梁厚板式含钢量提高12.4kg/m2，2x2井字梁式含钢量提高

10kg/m2，1x1井字梁式含钢量提高3.2kg/m2。

3.5 2x2井字梁式的屋盖布置，车库顶板根据防水要求板厚250mm，而板跨仅为2.8m。顶板覆土1.2～2.9m变化时，楼板的配筋没有变化，均为构造配筋。覆土较薄时，楼板的材料性能不能充分发挥。

4 三种屋盖布置的优缺点比较：

4.1 1x1井字梁式屋盖布置在覆土较厚时，材料性能充分发挥，屋盖材料造价最低，但梁跨中正弯矩显著增大，要求有更高的梁高和层高，会增加竖向构件费用，并且不利于消防喷淋头的布置。为了保证净高，喷淋头在梁高范围布置时，一个柱网内需要16个喷头，而其他方式布置只需要9个喷头。2x2井字梁式的屋盖布置虽然屋盖部分土建材料造价较低，但会增加其他费用。

4.2 2x2井字梁式屋盖布置有适中的经济性，在覆土较厚时，屋盖的材料造价略低于主梁厚板式，高于1x1井字梁式。但较之主梁厚板式屋盖，施工时模板工程量和钢筋绑扎工作量较大，相应施工工期较长，施工期间发生的人工费、机械费等费用较高，降低了2x2井字梁式屋盖经济性的效果。

4.3 主梁厚板式屋盖布置是车库顶板覆土较薄时的首选方案，但随着覆土厚度的增加，含钢量提高明显，经济性降低。

5 结语

通过对不同等级荷载作用下主梁厚板式、2x2井字梁式和1x1井字梁式屋盖布置模型的计算，分析总结了梁内力变化，并针对钢筋和混凝土进行了屋盖材料造价的定量对比，可供设计参考。在具体项目中，屋盖应根据覆土厚度、施工周期、人工费、施工费等因素综合考虑，酌情采用适合的屋盖布置方式。

参考文献：

[1]建筑结构荷载规范(2006年版) GB 50009-2001,北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2]地下工程防水技术规范GB 50108 -2008，北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]自动喷水灭火系统设计规范(2005年版) GB 50084―2001,北京:中国建筑工业出版社,2005.

[4]李永康,马国祝.足够覆土下车库顶板消防车活荷载合理取值, 结构工程师,2008(10)

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