地下室车库顶板常用结构形式经济指标比较和分析

地下室车库顶板常用结构形式

经济指标比较和分析

郑红华1,2魏利金1崔婧2沈贺宁2

（1 SUNLAY 三磊设计北京100048；2 EDRI 十一科技北京建筑分院北京100039）

[摘要] 本文以实际工程为例，结合几种常用地下室顶板结构形式的计算设计，给出用于工程实际的施工图纸，计算这几种结构形式下的结构混凝土用量和用钢量，经过比较分析，给出每种结构形式下的技术优势和结构成本优势分析；并对各结构选型，提出一些需要注意的问题以及可以探讨的技术措施，用以改进该结构选型下的经济优势。为避免误导读者得出以偏概全的结论，作者同时给出另一荷载和柱跨条件下相同结构选型的施工图设计以及混凝土用量和用钢量统计，通过对在不同荷载和柱跨条件下会得出不同结论的原因进行简要分析，提出需要考虑的一些影响地下室结构顶板混凝土用量和用钢量的外部条件因素，以供同行设计师在设计时和工程投资方在成本控制时综合考虑这些因素，以便最终选取经济合理的地下室顶板结构形式。

[关键词] 地下室、顶板结构形式、措施、混凝土用量、用钢量、

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1002-848(X)S1-0006-08

[摘要] 本文以实际工程为例，结合几种常用地下室顶板结构形式的计算设计，给出用于工程实际的施工图纸，计算这几种结构形式下的结构混凝土用量和用钢量，经过比较分析，给出每种结构形式下的技术优势和结构成本优势分析；并对各结构选型，提出一些需要注意的问题以及可以探讨的技术措施，用以改进该结构选型下的经济优势。为避免误导读者得出以偏概全的结论，作者同时给出另一荷载和柱跨条件下相同结构选型的施工图设计以及混凝土用量和用钢量统计，通过对在不同荷载和柱跨条件下会得出不同结论的原因进行简要分析，提出需要考虑的一些影响地下室结构顶板混凝土用量和用钢量的外部条件因素，以供同行设计师在设计时和工程投资方在成本控制时综合考虑这些因素，以便最终选取经济合理的地下室顶板结构形式。

0 概述

当前的建设工程，由于大量的停车要求，地下部分面积在整个工程建设中的占比越

来越大。地下室顶板覆土较厚，多数还要考虑消防车荷载，地下室结构的成本和造价往往较高，对工程投资所占比重就较大。由于地下室顶板，多数还有嵌固端的要求，梁板结构仍是目前采用较多的地下室顶板结构

形式。在常用的几种梁板结构形式里，何种结构形式布局更合理，更经济，以及哪些因素将会影响这些结构形式的经济合理性，都将成为地下室顶板结构选型的关键。本文以某实际工程条件为例，对地下室顶板常用的主梁+十字次梁（下文简称：十字梁）、主梁+大板（下文简称：大板）、主梁+井字次梁（下文简称：井字梁）、主梁+单向次梁（下文简称：单向次梁）四种梁板结构形式，在相同覆土厚度并相应考虑消防车荷载条件下进行结构计算和施工图设计，统计施工图的混凝土用量和用钢量，经过比较分析，给出每种结构形式下的技术优势和结构成本优势分析；并对各结构选型，提出一些需要注意的问题以及可以探讨的技术措施，用以改进该结构选型下的经济优势。为避免误导读者得出以偏概全的结论，作者同时给出另一荷载和柱跨条件下两种结构选型的施工图设计以及混凝土用量和用钢量统计，通过对在不同荷载和柱跨条件下会得出不同结论的原因进行简要分析，提出需要考虑的一

些影响地下室结构顶板混凝土用量和用钢

量的外部条件因素，以供同行设计师在设计时和工程投资方在成本控制时综合考虑这

些因素，以便最终选取经济合理的地下室顶板结构形式。

1 基本条件参数

该工程地下车库基本轴网为8.4x8.4米，层高4.0米，地下室覆土厚度为2.0米，容重18kN/m³，地下水位较深，不考虑地下水影响。计算时，取为标准的7x7跨，按中心跨计算配筋和施工图设计。梁板柱混凝土等

级均为C30，纵筋和箍筋等级均为Ⅲ级钢()。经过计算，柱子截面尺寸取为

650mmx650mm，消防车荷载考虑板跨不同分

别取值，并相应考虑覆土厚度因素进行折减，经折减后的梁板计算消防车荷载取值见“表1”。

消防车荷载取值（kN/㎡）表1

分类计算梁计算板

十字梁18.4 21

大板18.4 18.4

井字梁18.4 23

单向次梁18.4 20

计算时考虑梁柱节点处梁端简化为刚域和

砼矩形梁转T型梁的有利影响，结构类型取框架结构，抗震等级取四级。

施工图配筋时，梁板裂缝控制取为0.3，双向板采用塑性计算方法，β取1.6。

2 施工图设计：

经计算，各模型取中间标准跨，用以施工图设计，各结构选型条件下的详细施工图配筋设计如下：

注意

2.1 十字梁

十字梁-梁施工图

十字梁-板施工图2.2 大板

大板-梁施工图

大板

-

板施工图

2.3 井字梁

井字梁-梁施工图

井字梁-板施工图2.4 单向次梁

单向次梁-梁施工图

单向次梁-板施工图

3 混凝土量和用钢量指标统计

经计算统计，各结构选型下的混凝土用量和用钢量统计见“混凝土用量和用钢量统计表表2”。

混凝土用量和用钢量统计表表2

4 结果分析

从以上统计结果，可以得出以下结论：4.1 仅从混凝土用量和用钢量的数值来看，单向次梁混凝土用量最少，十字梁方案用钢量最少。

4.2 单向次梁时主梁高度为1200mm，比十字梁主梁1100mm高100mm。这将增加地下室的高度，特别在地下水位较高的情况下，将增加底板的受力，由于地下室层高的增加，也将增加地下外墙的配筋。

4.3 考虑施工便宜性和费用时，大板结构由于底部平坦，将会减少模板费用并可缩短工期，综合优势会有所上升。

4.4 从受力角度来说，十字梁支座钢筋和跨中钢筋相等，说明十字梁布置时，主梁的端部和跨中能比较均匀的达到最大承载力状态，也即能最大限度的发挥主梁沿全跨的受力优势。

4.5 在十字梁方案和井字梁方案下，虽然裂缝都是按0.3mm控制，但这两种结构选型下，裂缝和挠度相对较小，从耐久性角度考虑及防水角度考虑，更具有优势。

4.6 综合考虑以上因素，笔者认为，在该荷载和柱跨的条件下，十字梁方案是最具有优势的方案布置，应优先考虑。

5 适用性范围的对比分析

5.1关于地下室顶板结构形式的经济合理

选择，对于在上述条件下得出的结论是否具有普遍适用性，或者说上述结论是否可以简单的进行扩大化推广呢？带着这个问题，笔者就另外条件下进行了一组试算设计，该组试算仅考虑了最常用的十字梁和大板两种

形式。在试算设计时取基本轴网为8.1x8.1米，层高4.0米，地下室覆土厚度1.5米，容重18kN/m³，地下水位较深，不考虑地下水影响。计算时，取为标准的7x7跨，按中心跨计算配筋和施工图设计。梁板柱混凝土等级均为C30，纵筋和箍筋等级均为Ⅲ级钢()。经过计算，柱子截面尺寸取为

650mmx650mm，消防车荷载考虑板跨不同分

别取值，并相应考虑覆土厚度因素进行折减，经折减后的梁板计算消防车荷载取值见“表3”。

消防车荷载取值（kN/㎡）表3

分类计算梁计算板

十字梁20 25

大板20 20

PKPM计算各参数，与前述计算取为相同。

5.2施工图设计：

经计算，各模型取中间标准跨，用以

施工图设计，各结构选型条件下的详细施工图配筋设计如下：

5.2.1 十字梁

十字梁-梁施工图

十字梁-板施工图

5.2.2 大板