地下车库顶板成本比较

地下室顶板布置方案分析比较,近年来，随着经济的不断发展，人民生活水平的提高，越来越多的私家车出现，住宅小区共用一个大地下室日趋普遍，而地下室功能多为地下车库。结合设备管网布置及种植要求，地下室顶板一般有较厚覆土，同时存在消防车荷载或人防荷载。地下室设计中，顶板用钢量最大，占到地下室总用钢量的一半左右。在满足使用功能的前提下如何进一步节约建设成本成为主要问题，究竟在什么条件下选用哪种顶板的结构形式才是合理的，这是值得我们探讨的问题。本文针对影响地下车库顶板楼盖的主要因素，如竖向荷载、覆土厚度、车库埋深、楼板厚度、柱网尺寸等进行分析得出的结论，可以供结构设计管理人员根据工程的实际情况选取合适的楼盖结构形式，提高工作效率。,一概述,二设计依据,主体结构设计使用年限：50年抗震设防烈度：6度（0.05g）；设计地震分组：第一组；抗震等级：四级。场地类别：重庆II类，场地设计特征周期0.35s。本工程设计所执行的标准、规范、规程和规定：,建筑结构荷载规范混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范人民防空地下室设计规范地下工程防水技术规范高层建筑混凝土结构技术规程现浇混凝土空心楼盖技术规程工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）全国民用建筑工程设计技术措施结构,三主要荷载（作用）、参数取值,设计恒荷载包括：设计建筑结构自重、建筑与设备重量、设计覆土自重等。主要取值如下：钢筋混凝土自重：26KN/m；钢材自重：78KN/m；覆土容重：18KN/m；顶板施工和景观活荷载(不同时考虑)4.0KN/m；覆土分别考虑1.5m、1.2m、无覆土；顶板厚：160mm；消防车荷载：不考虑；人防区域：不考虑；主要参数取值混凝土：柱梁板混凝土强度等级均取C35；钢筋：梁纵筋、箍筋和板筋均采用HRB400；框架柱截面尺寸取600mm600mm；梁板裂缝控制：0.2mm（梁顶），0.3mm（梁底）；保护层：板：20mm；梁、柱：25mm；楼板不考虑弹性板；,四柱网布置,典型地下车库平面计算跨度选取柱网布置分析楼盖体系的选取,典型车库平面,大柱网（140辆）,大小柱网（138辆）,计算跨数的选取,由于每个项目柱网跨度、跨数均不同，为满足工程需要，适当减小比较计算工作量，取8.1X8.1柱网布置形式，选用十字梁楼盖（覆土厚1.5米），根据实配钢筋分析计算选取的跨数对实际工程的影响。分析结果如下：,6462605856,跨数影响分析,62.13,60.11,表1,58.59,梁用钢量板用钢量总用钢量混凝土,跨数,（kg/m）,2,（kg/m2,）,（kg/m2）（m3/m2）,5X57X7,47.82,14.3214.0814.13,62.1360.1158.59,0.380.380.37,5X5,7X7,15X15,46.03,用钢量62.1360.1158.59,15X15,44.47,根据上表五跨柱网用钢量约为七跨柱网的1.03倍，十五跨柱网用钢量约为七跨柱网的0.98倍，影响较小，一般项目柱跨为57跨，本次比较采用7跨柱网。,柱网布置分析,地下车库车辆并排布置尺寸如下图所示，车道宽约5.76米，,两车并排,三车并排,小柱网（142辆）,根据建筑典型地下车库平面布置及车辆并排尺寸要求，并考虑常用柱网形式，确定本次地下车库顶板经济性比较的柱网布置如下图所示：,小柱网（柱网极限可按5.3X5.3米）,大柱网（柱网极限可按7.8X7.8米）,大小柱网（柱网极限可按7.8X5.36.3米）,楼盖体系的选取,地下车库顶板有梁板式、无梁楼盖这两种基本类型。梁板式顶板对于地下室层高要求较高，对于上部有覆土的顶板，在室外管线和景观不影响的情况下，可以将主梁上翻或者主次梁都上翻，但上翻后，需要在梁上留排水洞，以避免长期土底积水不流通而造成上部绿化种不活，甚至导致土壤损坏，但梁板结构在水平方向的刚度可靠，因此规范要求，作为嵌固端的楼盖应选用梁板式楼盖。无梁楼盖用于在柱距比较均匀的工程中，施工比较简单，因为顶板没有梁下挂，设备管线可以在板下穿过，不仅节约了净高，对减少挖土和基坑维护的难度都有帮助。地下室顶板目前主要采用的结构体系有：梁板楼盖体系，无梁楼盖体系。本文对地下室顶板提出了七种方案，对各种方案，分别进行了分析比较计算。楼盖结构形式可分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井字楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖，其中最常用的是无次梁、单向单次梁、单向双次梁、井字梁、十字梁、艹字梁楼盖。,五梁板体系,平面布置计算结果结果分析,Y向两道次梁,十字梁,平面布置,梁布置如下图所示（图中梁截面待优化后确定）：,计算结果,无次梁楼盖,x向一道次梁,工程量统计包括钢筋、混凝土、模板等，因模板量差别不大，故本次统计不包含模板工程。对柱网及结构布置计算其楼板造价并进行比较。材料单价取值根据上海市工程价格信息(2013）提供的数据，分别选取钢筋、混凝土价格。为便于计算，钢筋采用平均值，按照4500元/t计算，梁板混凝土单价按照C35对应单价400元/m取值。根据以上单价,对各种楼盖类型梁、板实际配筋进行造价统计，为便于比较分析,换算成单位面积的土建造价见下表：,有梁楼盖单位面积材料表（8.1mX8.1m）,梁用钢量,板用钢量,总用钢量,混凝土,材料造价,梁钢筋占比板钢筋占,覆土厚,楼盖形式,X向主梁截面Y向主梁截面,次梁截面,板厚（mm）,（kg/m,2,）,（kg/m,2,）,（kg/m,2,）,（m,3,/m,2,）,（元/m,2,）,（%）47.1%73.1%78.5%77.0%78.4%43.1%73.9%77.0%75.6%76.1%38.2%65.5%73.8%69.6%73.6%,比（%）52.9%26.9%21.5%23.0%21.6%56.9%26.1%23.0%24.4%23.9%61.8%34.5%26.2%30.4%26.4%,无次梁一字次梁(X向)二字次梁(Y向)十字次梁,400 x900350 x900400 x1000400 x900400 x900400 x900350 x900400 x900400 x900400 x900300 x700300 x600300 x700300 x700300 x700,400 x900450 x1000350 x850400 x900400 x900400 x900450 x900300 x850400 x900400 x900300 x700300 x800300 x500300 x700300 x700,-,250160160160160160160160160160160120120120120,29.942.143.447.548.525.238.539.440.742.710.315.216.216.618.1梁用钢量,33.615.511.914.213.433.313.611.813.213.416.78.0,63.557.655.361.761.958.552.151.253.856.127.023.221.923.924.6总用钢量,0.390.350.370.360.380.350.350.350.370.380.210.180.180.180.21混凝土,441.8399.2396.9421.7430.6401.5373.1371.6390.2406.4205.4177.8169.3181.3193.3材料造价,350 x900350 x850300 x850300 x700-,大柱网覆土1.5m,井字次梁,无次梁,一字次梁(X向)二字次梁(Y向)十字次梁,350 x900300 x850350 x850300 x700-,大柱网覆土1.2m,井字次梁,无次梁,一字次梁(X向)二字次梁(Y向)十字次梁,300 x600300 x500300 x500300 x500,大柱网覆土0.0m,5.7,7.2,井字次梁,6.5,板用钢量,梁钢筋占比板钢筋占,覆土厚,楼盖形式,X向主梁截面Y向主梁截面,次梁截面,板厚（mm）,（kg/m,2,）,（kg/m,2,）,（kg/m,2,）,（m,3,/m,2,）,（元/m,2,）,（%）50.3%76.2%74.1%75.6%74.6%52.8%72.3%70.3%,比（%）49.7%23.8%25.9%24.4%25.4%47.2%27.7%29.7%53.5%52.8%55.9%,无次梁一字次梁(X向)二字次梁(Y向)十字次梁(X/Y)艹字次梁,400 x900300 x900400 x900300 x900400 x900350 x700300 x800300 x800,300 x700300 x900300 x600300 x800300 x700300 x700300 x700300 x700,-,250160160160160250160160200200150,24.434.435.339.139.522.429.831.9,24.110.812.312.613.520.011.513.5,48.545.247.651.752.942.441.345.4,0.320.350.340.350.370.360.330.36,346.5343.4350.6373.7387.0333.8316.2347.6,300 x900,大小柱网覆土1.5m,300 x600,300 x800/300 x600300 x700/300 x600,无次梁,大小柱网覆土1.2m,一字次梁(X向)艹字次梁,300 x600,300 x600,小柱网覆土1.5m无次梁小柱网覆土1.2m无次梁小柱网覆土0.0m无次梁,350X700,350X700,-,18.04,20.72,38.77,0.31,297.4,46.5%,350X700300X600,350X700300X600,16.4410.50,18.3613.32,34.8023.81,0.310.31,279.6230.1,47.2%44.1%,注：1.上表钢筋量仅为图纸理论含钢量，不考虑各种加工损耗和钢筋搭接；2.考虑钢筋统计范围为参与计算的7跨柱网；3.表中统计的用钢量包含搭接、锚固用量，未含损耗等钢筋用量。,计算结果分析,采用主梁大板布置时，混凝土量最大、自重最大，主梁配筋虽无跨中集中力的不利影响而配筋较合理，但为降低板负筋的配筋量而加厚了楼板厚度，楼板加厚之后会使板底配构造上加大钢筋，即使找到最经济板厚及配筋量关系后，本方案也为成本最高者；采用井字次梁布置时，由于双向主梁、次梁受力均匀，梁高可做到最小，且楼板也可发挥其应有的强度作用，同时次梁单向配筋经济，但次梁数量较多，故总体来看配筋量较大。从实施效果来看，井字梁裂缝控制较好，不易出现渗漏的情况。适用于车库顶面覆土荷载较大的情况；采用十字次梁布置时，由于主梁跨中的集中荷载作用导致主梁纵向配筋增加，箍筋与井字次梁布置差异不大，但因次梁数量减少一半，故梁的总配筋量较井字梁布置基本持平，楼板的贯通配筋基本满足承载力要求。但十字梁板垮相对较大，带来比较明显的配筋增长；采用二字次梁布置时，因板跨度较小，楼板不能发挥其有效作用，单向作用下的主方向主梁在梁高不变的情况下配筋较大，总体来比较，较十字梁布置造价减少。此方案为普通楼面梁式楼盖的首选方案。采用一字梁布置时，楼板基本发挥了其有效作用，但由于主梁双向受力截然不同，两个方向的梁高也差别较大，在主向梁高保持一致的情况下，配筋量基本与二字次梁持平，适用于大小柱网、小柱网。总体来看，十字梁在地下室设计中尽量避免采用。大柱网在非车库顶面的情况下建议采用单向双次梁体系；大小柱网、小柱网建议采用无次梁体系。由于地下室顶板荷载较大，板厚为160mm以上，建议采用井字梁布置，充分发挥梁板的强度和刚度等性能，保证梁下净高。如何在发挥板厚作用的前提下合理进行结构布置是节约造价的关键。各种柱网楼盖材料用量比较详第7章。,六无梁楼盖/空心板楼盖,平面布置计算结果结果分析,无梁楼盖布置图,空心板楼盖,平面布置,无梁楼盖即板柱结构，其优势在于风管等设备管道可绕开柱帽贴板底设置，大大减小了层高。但由于其节点抗震性能较差，不宜用于上部主楼范围内，适宜用于纯地下车库的顶板。现浇空心板体系是最近几年出现的楼盖体系，采用薄壁空心管、空心箱体等轻质材料填充在现浇板中间部位，将板的矩形计算模型优化为工字形，结构受力更合理，同时避免了次梁的设置，更有利于风管等设备管道的设置；但施工相对复杂，后期维护保养麻烦，后期改造难度较大。为了在设计前期配合建筑和设备专业定案及模型计算时输入一个基本合适的柱帽，我们先要按照初步设计资料对柱帽大小进行估算，图集给出了柱帽尺寸的估算范围，如下：,第一种在荷载比较轻或者板比较厚时应用较多，第二、三种为荷载比较大的情况下使用，对于有覆土的地下车库顶板，我们常取第三种，当下托板可以做适当厚的情况下，最下面的斜托板可以取消，直接按下图做一块平托板，施工也比较简单，也是我们目前常用的柱帽形式。,3,无梁楼盖单位面积材料表柱帽大小板托厚,表3,板厚,柱帽厚（mm）,板托大小（m）,单方砼用量单方单价,无梁楼盖大柱网,覆土,单方用钢量（kg/m）2,（mm）,（m）,（mm）5005003004005005000,（m,3,/m,2,）,（元/m）,2,覆土1.50m覆土1.20m覆土0.00m消防车,350350200350350300200350250250200,00,00,2.82.41.53.52.42.40,48.744.623.956.543.941.525.847.831.831.125.3,0.410.390.210.440.420.370.200.410.3,382.9358.4191.6428.8364.3333.7197.6380.5270.4267.3221.4,0,0,5000,1.60,覆土1.50m覆土1.20m覆土0.00m消防车,0,0,大小柱网小柱网,3004000,1,1.40,300500500500,3.52,覆土1.50m覆土1.20m覆土0.00m,0,0,2,0.3,0,0,2,0.3,空心板无梁楼盖单位面积材料表,表4,板厚,柱帽厚（mm）,柱帽大小板托厚,板托大小,单方砼用量单方单价,空心板楼盖,覆土,单方用钢量（kg/m,2,）,空心率,（mm）,（m）,（mm）,（m）,（m,3,/m,2,）,（元/m）,2,覆土1.50m覆土1.20m覆土0.00m消防车,450450300450350350300,00,00,5005000,2.82.80,44.138.723.145.539.438.627.3,0.330.330.220.330.290.290.23,332.5307.9191.8335.6292.9289.5213.6,0.340.340.280.350.310.310.38,空心板大柱网,4005000,1.51.60,300500500500,3,覆土1.50m覆土1.20m覆土0.00m,2.42.42,大小柱网小柱网,0,0,0,0,计算结果,工程量统计包括钢筋、混凝土、模板等，因模板量差别不大，故本次统计不包含模板工程。对4.3节柱网及6.1节结构布置计算其楼板造价并进行比较。材料单价取值根据重庆市工程价格信息（2018）提供的数据，分别选取钢筋、混凝土价格。为便于计算，钢筋采用平均值，按照4500元/t计算，梁板混凝土单价按照C35对应单价400元/m取值。根据以上单价,对各种楼盖类型梁、板实际配筋进行造价统计，为便于比较分析,换算成单位面积的土建造价见表3。,1.表中钢筋量仅为图纸理论含钢量，不考虑各种加工损耗和钢筋搭接；2.考虑钢筋统计范围为参与计算的7跨柱网；3.表中统计的用钢量包含搭接、锚固用量，未含损耗等钢筋用量。,注：,计算结果分析,无梁楼盖与空心板无梁楼盖,50.0,45.040.035.030.025.0,20.0,大柱网覆土大小柱网覆小柱网覆土大柱网覆土大小柱网覆大柱网覆土,1.5m48.744.1,土1.5m,1.5m31.824.1,1.2m44.638.7,土1.2m,0.0m23.