地下室建筑柱网及结构楼盖方案选型分析

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地下室建筑柱网及结构楼盖方案选型分析
周运海
【摘要】以南宁某项目为工程背景,对地下室车库3种不同的柱网大柱网、中柱网、小柱网,结合建筑车位布置效率及不同结构楼盖方案型式,进行了深入详细的对比分析,为建筑及结构方案设计提供依据.
【期刊名称】《广东土木与建筑》
【年(卷),期】2018(025)005
【总页数】3页(P22-24)
【关键词】柱网;停车率;地下室车库;楼盖;经济性分析
【作者】周运海
【作者单位】广东博意建筑设计院有限公司广东佛山528312
【正文语种】中文
【中图分类】TU926
0 引言
随着经济快速发展,现代都市中汽车数量剧增,城市中的行车和停车就成为一大难题。

很多城市将地上空间的下面建成地下停车场,缓解了停车难的问题。

但是由于地下室车库的建设存在土方开挖、支护挡墙、地下室抗浮等更多工序,建设成本往往是地上空间的好几倍,而销售价格往往比地上空间价格低,因此,在建设地下室停车库时,成本的控制对建设单位尤为重要,停车场的柱网和楼盖类型的选择直接
影响建设成本。

1 工程概况
南宁某项目位于南宁五象新区五象湖公园东南侧,一、二期总用地面积69 987.7 m2。

项目地上部分有多层、高层住宅、附属商业、物业配套用房,地下室设置1~2层地下室,-2层地下室设置有人防防护单元,总建筑面积326 772.46 m2。

2 地下室车库柱网停车效率
根据正常建筑车位的最小尺寸一般为2 400×5 300 mm,建筑专业根据车位尺寸及排布给出了3种不同的地下室柱网,分别为大柱网(7 900+8 200)×7
900mm、中柱网(6 800+4 650+4 650)×7 900 mm、小柱网(6 800+4 650+4 650)×5 400mm,如图 1所示。

图1 大、中、小柱网建筑车位布置Fig.1 Big,Middle and Small Column Net of the Basement
由于行车道靠墙边布置停车位效率较低,经分析后采用车道在中间布置的垂直停车方式,尽量避免采用平行停车方式,双排车位中间车道满足最小宽度5 500 mm 的要求。

根据图1的建筑车位布置,经过计算分析,核算出3种标准柱网的停车效率,详表1所示。

表1 大、中、小三种柱网停车率Table 1 Parking Rate of Big,Middle and Small Column柱网尺寸 mm 停车率m2·个-1效率排名大柱网
(7900+8200+7900)×7900 21.20 1中柱网(6800+4650+4650)×7900 21.20 1小柱网(6800+4650+4650)×5400 21.74 2
3种柱网的停车效率大柱网和中柱网相同,小柱网停车效率略差,但是相差很小。

3 地下室车库结构楼盖分析
3.1 结构楼盖型式
地下楼盖比较常用型式有①实心无梁楼盖、②单向次梁结构、③主梁+大板结构、④十字梁结构、⑤井字梁结构等等。

上述5种形式的楼盖型式根据以往工程经验,③、④、⑤的结构经济性比不上①、②,因此,此次楼盖经济分析仅选用①和②两种楼盖形式,大、中、小3种不同
的柱网,人防和非人防两种不同的荷载情况,组合总共有12种不同的方案,根据计算结构分析得到不同的混凝土用量、钢筋用量、模板用量,再结合其他因素,分析其经济性从而得到优选方案。

3.2 结构计算条件及材料单价
结构计算分析中统一采用以下技术条件:⑴计算软件统一采用盈建科(v1.8.2)结构计算软件;⑵抗震设防烈度为6°,设防类别为丙类,地下室框架结构的抗震等
级定为四级;⑶混凝土强度等级采用C30,钢筋强度采用HRB400;⑷地下室顶
板覆土按1.2 m,构件自重自动考虑,顶板附加恒荷载为18×1.2=21.6 kPa;活
荷载按4 kPa,由于覆土自重大于10 kPa,顶板不额外考虑施工荷载;⑸人防地
下车库按核6常6考虑,人防荷载取55 kPa;⑹各种材料综合单价按钢筋5元kg、混凝土450元 m3、模板50元 m2。

3.3 各方案结构截面尺寸及地下室净高分析
根据规范要求,非人防地下室顶板楼板最小厚度需要160 mm,人防地下室顶板
厚度最小需要200 mm,无梁楼盖与单向次梁的结构布置示意如图2所示。

通过计算分析,分别确定出各方案的结构截面尺寸,具体详表2所示。

从表2中
可以看出,无梁楼盖主要由楼板+柱帽组成,柱帽高度一般会比楼板厚度大不少,但是由于柱帽位置靠近柱子,设备管道可以避开无梁楼盖的柱帽位置,因此无梁楼盖的结构高度实际上就是楼板厚度,因此,无梁楼盖在减少地下室层高方面具有很大的优势,根据有关资料和经验测算,地下室层高每减10 cm,地下室综合造价
将减少10~15元 m2。

在非人防相同柱网条件下,无梁楼盖的结构高度比单向次
梁的楼盖高度小300~600 mm;在人防相同柱网条件下,无梁楼盖的结构高度比单向次梁的楼盖高度小600~800 mm。

因此,无梁楼盖方案在节省地下室净高上有很大的优势。

而在相同结构方案的条件下,小柱网又比大、中柱网在净高方面更有优势,总的来说,建筑小柱网,无梁楼盖结构方案在地下室节省净高上比其他方案经济性更好。

图2 结构布置示意图Fig.2 Diagrammatic Sketc of Structure
表2 各方案结构构件尺寸Table 2 The Size of the Structural Components楼盖型式柱网楼板厚度mm 梁截面柱帽尺寸 mm 结构高度mm非人防无梁楼盖大300 2600×2600×700 300中200 2100×2600×550 200小 160
2100×1800×360 160非人防单向次梁大 160 L1:400×900、L2:250×750 900中 160 L1:300×700、L2:200×500 700小 160 L1:250×500、L2:200×500 500人防无梁楼盖大400 2600×2600×800 400中 300
2100×2600×650 300小 200 2100×1800×450 200人防单向次梁大 200
L1:500×1200、L2:300×800 1200中 200 L1:500×1000、L2:250×700 1000小 200 L1:300×800、L2:250×700 800
3.4 各方案结构结果分析
根据上述的12种方案,经结构计算分析,取其中代表性的一个标准跨绘制出梁板、柱的施工图,再通过算量软件抽筋计算,最终汇总出各个结构方案的钢筋用量、混凝土用量以及模板用量,具体详表3。

⑴ 相同柱网条件下比较,非人防无梁楼盖方案比单向次梁单方造价低14.3元(大柱网)、50.8元(中柱网)、60.57元(大柱网);人防无梁楼盖方案比单向次
梁单方造价低64.5元(大柱网)、61.71元(中柱网)、55.97元(大柱网),
无梁楼盖方案结构造价比单向次梁方案低,再从钢筋、混凝土、模板用量上看,无梁楼盖的混凝土量比单向次梁要多,但在钢筋用量和模板用量上都要比单向次梁少,
钢筋一般需要建筑工人现场绑扎或焊接,模板也需要建筑工人现在搭建,也就意味着在工期方面无梁楼盖方案也是具有更大的优势。

⑵ 相同结构方案下比较,非人防无梁楼盖大、中、小柱网的单方造价的差量是0
元(以大柱网为基准)、52元、35元;非人防单向次梁方案大、中、小柱网的单方造价的差量是0元、16元、25元;人防无梁楼盖大、中、小柱网的单方造价的差量是0元、52元、72.3元;人防单向次梁方案大、中、小柱网的单方造价的差量是0元、55.3元、78元。

因此,在相同结构方案型式下,小柱网的经济性最优,中柱网次之,大柱网最差。

表3 各方案结构造价预算表Table 3 Cost Budget of Project Structure楼盖型式柱网柱网面积mm2非人防无梁楼盖大62.41中124.82小85.32非人防单向次梁大62.41中124.82小85.32人防无梁楼盖大62.41中124.82小85.32人防单向次梁大62.41中124.82小85.32钢筋用量kg 1926.444 3820.364 2383.859 2348.831 4903.581 2968.496 3206.569 6296.015 3909.055 4380.280 7419.687 4060.028钢筋用量kg 22.207 31.83 17.38 16.488 28.59 18.89
28.448 45.5065 21.605 21.178 42.1465 25.39模板用量m2 81.470 148.05 104.00 108.740 195.82 135.33 84.630 152.37 106.430 113.200 224.3 152.74总造价元23968.87 40828.72 24941.54 24600.73 47174.97 30109.83 33065.95 59576.50 34589.03 37091.50 67279.36 39363.99单方造价元·m-2 379.73 327.10 292.33 394.18 3777.94 352.90 529.82 477.30 405.40 594.32 539.01 461.37
4 结论
通过上述3种不同建筑柱网、2种地下室顶板结构型式、2中不同荷载工况,组合一起总共12个不同方案的地下室结构净高分析、结构方案造价分析,可以得出以下结论:
⑴ 地下室大、中、小柱网的选择,从造价经济性上来看,小柱网比大、中柱网具
有优势,而且本文尚未考虑到地下室底板对柱网造价的影响,根据经验,地下室底板一般采用无梁平板结构,加上底板的影响,小柱网的结构经济性优势会更大。

但是小柱网由于柱子间距小,在相同规模面积地下室柱子数量较多,对品质定位较高的楼盘会有一定的影响,因此,也需要多方面综合考虑。

⑵ 无梁楼盖方案在满足建筑使用空间要求的同时,可以有效地减少地下室的结构
高度,从而引起土方开挖、防水做法、模板钢筋混凝土挡土墙的节省等,经济性相当可观,而且支模板容易,施工速度快(根据经验数据统计,模板工期可节省30%)[1],因此,在条件允许的情况下,首选无梁楼盖作为地下室顶板的结构型式。

但是,采用无梁楼盖结构型式时,应特别加强施工组织管理,按设计要求不能在顶板上超载,防止因过度超载引起的楼板质量及安全问题。

⑶ 本项目由于定位于普通住宅项目,主要是面对普通刚需或改善型客户,经过综
合分析考虑,最终采用了小柱网无梁楼盖作为最终的建筑结构方案。

参考文献
[1]梁欣,樊君健,王胡进.独立地下车库柱网经济性研究[J].建筑结构,2014,44(S1):640-644.。

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