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轉(zhuǎn)載自中國建筑2013 年技術(shù)交流會論文集《地下車庫頂蓋多種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性比較》作者：周煒 摘要：目前，在住宅小區(qū)的配套建設(shè)中，地下車庫的建設(shè)是解決地面停車問題的有效且主要手段之一。地下車庫頂蓋在結(jié)構(gòu)選型方面存在著多樣性，并且由于結(jié)構(gòu)選型的差異性，往往又造成地下車庫在開發(fā)建設(shè)的過程中成本投入的差異。因此，在以滿足結(jié)構(gòu)安全為前提，在相同的荷載工況作用下，本文著重針對目前常用的幾種地下車庫頂蓋的結(jié)構(gòu)形式，做了詳盡的計算、施工圖的繪制及經(jīng)濟性的比較。其目的在于既要滿足地下車庫的使用功能，又要尋找到一種能使地下車庫在投資建設(shè)的過程中，體現(xiàn)成本效益最大化的地下車庫頂蓋的結(jié)構(gòu)布置形式。 關(guān)鍵詞： 主次梁結(jié)構(gòu)；板柱結(jié)構(gòu)；加腋大板；等效荷載 0 引言 目前，為提升住宅小區(qū)的品質(zhì)，小區(qū)內(nèi)往往會營造大面積的園林景觀。園林景觀的大面積建設(shè)往往又導(dǎo)致地面車位少之又少，甚至于無法滿足業(yè)主的停車需要。因此在住宅小區(qū)的配套建設(shè)中，地下車庫的建設(shè)便成了解決地面車位不足的有效手段之一。就目前而言，地下車庫頂蓋的結(jié)構(gòu)布置形式主要有“井字梁”、“十字梁”、“平行次梁”、“無梁樓蓋”及“加腋大板”等幾種（如圖1-1）。    本文采用橫縱均為 5 跨連續(xù)梁（板）的簡化計算模型，以并排停放2 輛或者3 輛車的實際情況為依據(jù)，柱網(wǎng)分別采用6.0mx6.0m 和8.1mx8.1m 兩種柱網(wǎng)形式，覆土分別取1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m 及2.5m 等常見厚度，且均考慮消防車等效荷載，以此為前提進行經(jīng)濟性比較。 本文主要從車庫頂蓋的含鋼量、混凝土用量、相對土方量及模板費用等四個方面對其進行經(jīng)濟性比對。而車庫外墻、柱子及基礎(chǔ)等由于受層高、地下水位高低、持力層承載力及基礎(chǔ)選型等諸多不確定因素的影響，成本造價離散性很大，不具有可比性，因此這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件不在本文的經(jīng)濟性分析比較范圍之內(nèi)。 1 計算工況1.1 計算基本信息 目前，從《我國主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組》中來看，我國大部分地區(qū)屬于7 度設(shè)防區(qū)，8 度及9 度設(shè)防區(qū)域范圍相對較小。因此，本文是按照通常情況下的 7 度（0.1g）的設(shè)防烈度，場地土為Ⅱ類場地土的常見抗震設(shè)防分類進行計算。由于地下車庫是全埋式，因此地下車庫在整體計算時是不考慮風荷載的作用。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）6.1.3.3 條，“……地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震構(gòu)造措施的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級”。本文是按照抗震等級和抗震構(gòu)造措施的抗震等級均為三級的情況進行計算比較。 1.2 關(guān)于柱網(wǎng) 依據(jù)《汽車庫建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ100-98）第4 章節(jié)的技術(shù)要求，一般情況下，民用地下車庫，當柱網(wǎng)為6.0mx6.0m 時，可?？? 輛小型車輛；當柱網(wǎng)為8.1mx8.1m 時，可停靠3 輛小型車輛。因此，本文是按照上述兩種柱網(wǎng)尺寸，按照5 跨x 5 跨的平面布局進行的整體計算及經(jīng)濟性的比較。 1.3 關(guān)于車庫頂板厚度 地下車庫頂板板厚在規(guī)范中沒有明確的要求。設(shè)計者往往依據(jù)當?shù)氐叵滤坏母叩汀⑹┕べ|(zhì)量的差異性、頂板荷載的大小以及板塊跨度不同等諸多因素來確定頂板厚度，梁板結(jié)構(gòu)的地下車庫頂板板厚一般情況下控制在180mm~250mm 之間。 1.4 消防車等效荷載 地下車庫頂板，往往依據(jù)消防的要求，需要考慮消防車荷載。依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006 年版）》GB 50009-2001（以下簡稱《荷載規(guī)范》）第4.1.1 條注3 要求“……消防車活荷載是適用于滿載總重為300kN 的大型車輛……”；《荷載規(guī)范》表4.1.1 中規(guī)定的消防車等效荷載是當且僅當消防車輪壓直接作用在結(jié)構(gòu)板面上的一種單一工況下的荷載取值。而實際的地下車庫頂板，往往依據(jù)凍土深度、管線排布等因素，需要覆土1.0m~2.5m 左右。因此，在有覆土的情況下，消防車需考慮經(jīng)過覆土擴散后的等效荷載。 依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTG D60-2004 及《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》可知，300kN 的消防車軸距、軸重及單輪著地面積如圖1-2  依據(jù)《荷載規(guī)范》附錄B《樓面等效均布活荷載的確定方法》，按照公式  以8.1mx8.1m 柱網(wǎng)，1.5m 覆土為例，來計算消防車等效活荷載。消防車后輪著地面積為200mmx600mm，按照30°的擴散角進行擴散后，擴散面積為1932mmx2332mm，而消防車后軸軸距為1.4m，因此存在后軸單輪輪壓擴散后面積相重疊的情況，重疊后整個擴散面積為3332mmx4132mm，即擴散后附加在結(jié)構(gòu)板面上的荷載為  經(jīng)過計算6.0mx6.0m 柱網(wǎng)和8.1mx8.1m 柱網(wǎng)，消防車荷載經(jīng)過1.0m、1.2 m、1.5 m、1.8 m、2.0 m 和2.5 m 覆土擴散后，消防車等效活荷載匯總?cè)缦卤?。依?jù)《荷載規(guī)范》  2 計算結(jié)果2.1 材料及安全儲備 在相同的工況下，為了上述地下車庫頂蓋的各種結(jié)構(gòu)選型具有可比性，因此混凝土強度等級均取C30；梁縱筋、板鋼筋均取HRB400 級鋼；梁箍筋均采用HPB300 級鋼計算，當實際箍筋計算值偏大時，按照HRB400 級鋼進行折算及施工圖繪制。梁的配筋率控制在1.0%-1.5%之間，下鐵留有15%的安全儲備，支座鋼筋不放大；板配筋率控制在0.3%-0.5%之間，計算配筋的板下鐵留有15%的安全儲備，構(gòu)造配筋及板支座鋼筋均不放大；柱子對柱帽，柱帽對無梁板的沖切留有15%的沖切儲備；柱上板帶及跨中板帶計算配筋的下鐵留有15%的安全儲備。 2.2 無梁樓蓋計算方法的適用性探討 目前無梁樓蓋的計算方法主要有以下三種，1、經(jīng)驗系數(shù)法，2、有限元法，3、等待框 架法。 經(jīng)驗系數(shù)的適用條件：樓蓋的每個方向至少應(yīng)有三個連續(xù)跨；任一區(qū)格內(nèi)的長邊與短邊之比不大于2；同一方向上的相鄰跨度不相同時，最大與最小跨度比不應(yīng)大于1.2；活荷載與恒荷載之比不應(yīng)大于3。而實際住宅小區(qū)的地下車庫往往與住宅主樓共用外墻，且車庫輪廓隨主樓輪廓不規(guī)則變化，常常出現(xiàn)在主樓兩個“鼻子戶型”或者相鄰兩個結(jié)構(gòu)單元之間的車庫頂蓋少于3 跨的現(xiàn)象。因此經(jīng)驗系數(shù)法在實際地下車庫的計算中很難滿足上述條件，容易導(dǎo)致計算失真。 有限元法計算過程較為復(fù)雜。Pkpm 系列程序中的SLABCAD 模塊是用有限元法來實現(xiàn)對 無梁樓蓋的受力分析計算的。其基本原理是將樓蓋板劃分成若干板帶，并在板帶上設(shè)置若干 有限元網(wǎng)格，利用有限元積分分析計算，來求解網(wǎng)格內(nèi)的總內(nèi)力，并根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定進 行樓板正截面應(yīng)力驗算和受剪、受沖切承載力的設(shè)計。但是這種算法往往又因為在有限元計 算網(wǎng)格劃分異常區(qū)域、異常節(jié)點等處存在計算嚴重失真，甚至有不符合實際受力的情況，需 要設(shè)計人員對其再進行分析、歸并。并且這種有限元的程序算法，缺乏適當?shù)耐该餍?，受?/p> 分析不直接，不容易查詢程序的實際計算過程，因此有其一定的弊端性在里面。 等代框架法理論計算、分析無梁樓蓋，這種計算方法的好處是：計算過程透明直接，計算過程、計算書清晰明了且便于設(shè)計人員分析判別；并且不存在有限元異常節(jié)點計算失真的現(xiàn)象，以及無需滿足“每個方向至少要保證三個連續(xù)跨”的計算限制條件。 2.3 等代框架法的計算原則 無梁樓蓋在豎向荷載作用下，當lx/ly≤2 時，無梁板的板有效寬度取全寬，即按如下方式進行劃分，詳見附圖2-1： bx=0.5(lx1+lx2) （2-1） by=0.5(ly1+ly2) （2-2）   2.5 經(jīng)濟性比較 以目前北京市場上建材的綜合單價作為成本統(tǒng)計口徑，鋼筋按照6.5 元/kg，C30 混凝土按照450 元/m3,，土方按照30 元/m3，模板按照45 元/m2 的單價進行統(tǒng)計。下表2-3、表2-4 中的“相對土方量”是僅指車庫頂蓋中，電氣設(shè)備管線無法穿行的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度，如下圖2-4、圖2-5 所示。 備注：這篇論文時間跨度有些大，大家看內(nèi)容即可，不要糾結(jié)規(guī)范，分析比較透徹！ 注：轉(zhuǎn)載自中國建筑2013 年技術(shù)交流會論文集《地下車庫頂蓋多種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性比較》作者：周煒，本文僅用于分享學(xué)習，如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系刪除！ |
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