地下室頂板梁板式結構布置的經濟性比較

地下室頂板梁板式結構布置的經濟性比較地下室頂板的梁板式結構布置一般分為按雙向板布置的井字梁，十字梁和按單項板布置的梁板式結構?，F(xiàn)在的工程對經濟性有要求，既要控制鋼筋用量和混凝土用量，又要使結構布置合理，從而達到設計和經濟性雙贏的目的。通過在不同覆土厚度的情況下，對此三種方案進行經濟性比較，為實際設計工程提供參考。標簽：地下室頂板；單向板；雙向板；經濟性1.前言地下室頂板上通常需要布置設備管道及種植綠化樹木，這就需要一定的覆土厚度來滿足這些要求，從而使頂板荷載比較大。有些局部還需要考慮消防車的荷載，使頂板荷載更大。地下室頂板很多情況下采用梁板式體系，而梁板式體系可簡單歸結為按雙向板布置的井字梁，十字梁和按單向板布置的梁板式結構。在對地下室結構進行優(yōu)化設計時，考慮到具有以下兩個特點：1）所承受的荷載比較大：地下室頂板結構具有覆土荷載大，材料用量高的特點；2）受設備專業(yè)凈高要求的限制。如今很多工程開發(fā)商都對鋼筋用量及混凝土用量有經濟性要求，在按普通的梁板式結構布置時，本文對此三種結構布置在覆土厚度為1.2m，1.0m，0.8m，0.6m進行經濟性比較，為實際工程提供參考。2.計算模型與計算方法2.1計算模型1）計算條件：雙向板布置的井字梁，十字梁和按單向板布置的梁板式結構統(tǒng)一的參數取值為：①柱網均按8.1m×8.1m，柱截面尺寸均為500mm×500mm，地下室頂板厚度按非嵌固端取值，均為160mm，層高按4.5米計算；②混凝土強度等級：梁、板、柱均為C30；③鋼筋強度等級：梁、柱、板縱向受力鋼筋均采用三級鋼（HRB400），梁、柱箍筋：6、8、10均采用一級鋼（HPB300），≥12采用三級鋼（HRB400）。此三種結構布置在X方向和Y方向均取為連續(xù)5跨進行比較。2）截面尺寸：井字梁的主梁截面為400×800，次梁截面為250×600；十字梁的主梁截面為400×800，次梁截面為300×700；單向板布置的主梁截面為500×850，次梁截面為300×750，其梁截面和柱截面尺寸分別見下圖。2）計算荷載：以覆土厚度為1.2m為例進行計算，其它覆土厚度為1.0m、0.8m、0.6m的計算與之相同。地下室頂板覆土厚度取1.2m，容重取18KN/m3，覆土的面荷載為1.2×18=21.6KN/m2，在計算中取為22KN/m2，地下室頂板的恒荷載標準值：Gk=25×0.16+22=26KN/m2，活荷載標準值：Qk=5KN/m2。2.2計算方法雙向板布置的井字梁，十字梁和單向板布置的梁板式結構計算采用中國建筑科學研究院的多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE（2010版）。3.計算結果分析比較3.1計算結果分析通過計算，按覆土厚度為1.2m的井字梁、十字梁及單向板結構布置的主、次梁配筋率均在1.5%～1.8%。1）井字梁結構布置計算結果：建筑面積：（8.1×5）×（8.1×5）=1640.25m2梁鋼筋總用量：68295.4Kg，梁鋼筋單位用量：68295.4/1640.25=41.64Kg/m2柱鋼筋總用量：5307.14Kg，柱鋼筋單位用量：5307.14/1640.25=3.24Kg/m2板鋼筋總用量：18144.57Kg，板鋼筋單位用量：18144.57/1640.25=11.06Kg/m2混凝土總用量：550.95m3，混凝土單位用量：550.95/1640.25=0.34m3/m22）十字梁結構布置計算結果：建筑面積：1640.25m2梁鋼筋總用量：67954.88Kg，梁鋼筋單位用量：67954.88/1640.25=41.43Kg/m2柱鋼筋總用量：5010.12Kg，柱鋼筋單位用量：5010.12/1640.25=3.05Kg/m2板鋼筋總用量：25837.73Kg，板鋼筋單位用量：25837.73/1640.25=15.75Kg/m2混凝土總用量：518.48m3，混凝土單位用量：518.48/1640.25=0.32m3/m23）單向板結構布置計算結果：建筑面積：1640.25m2梁鋼筋總用量：61211.31Kg，梁鋼筋單位用量：61211.31/1640.25=37.32Kg/m2柱鋼筋總用量：4793.79Kg，柱鋼筋單位用量：4793.79/1640.25=2.92Kg/m2板鋼筋總用量：16303.3Kg，板鋼筋單位用量：16303.3/1640.25=9.94Kg/m2混凝土總用量：526.98m3，混凝土單位用量：526.98/1640.25=0.32m3/m2當覆土厚度為1.2m時，此三種方案的對比計算結果見表1。當覆土厚度為1.0m時，井字梁、十字梁及單向板結構布置的主、次梁配筋率均在1.5%～1.8%，此三種方案的對比計算結果見表2。當覆土厚度為0.8m時，井字梁、十字梁及單向板結構布置的主、次梁配筋率均在1.2%～1.5%，此三種方案的對比計算結果見表3。當覆土厚度為0.6m時，井字梁、十字梁及單向板結構布置的主、次梁配筋率均在1.0%左右，此三種方案的對比計算結果見表4。3.2計算結果比較1）通過計算和表1～表4可以看出，在覆土厚度為0.8m以上，井字梁的鋼筋用量總和均小于十字梁的鋼筋用量總和，所以在覆土厚度為0.8m以上時采用井字梁布置比采用十字梁布置有一定的經濟性。但在覆土厚度為0.6m時，十字梁的鋼筋用量總和小于井字梁，雖然差別很小，但可以說明在覆土厚度不大的情況下（覆土厚度≤0.6m），采用十字梁布置比井字梁布置有一定的經濟性。2）通過表1～表4還可以看出，按單向板布置的鋼筋用量總和比井字梁、十字梁都少，且都是在梁、板鋼筋用量上最少，可見按單向板布置的地下室頂板結構能取得較好的經濟效果。3）通過表1～表4，此三種方案的混凝土用量相差很少，可以忽略，其經濟性對比直接體現(xiàn)在鋼筋用量上。4.結論1）通過以上計算和表1～表4，可以得出，地下室頂板按單向板結構布置，其鋼筋用量最省，能取得比較好的經濟性。單向板的板底筋在長跨方向可以按配筋率為0.15%設置，從上述表中也可以看出單向板的板鋼筋用量是比較少的；而采用單向板布置時，與次梁平行的主梁截面采用和次梁的截面相同（見本文的單向板區(qū)格布置平面圖），從而使與次梁平行的主梁配筋和混凝土用量降低，達到節(jié)省鋼筋的目的。2）井字梁和十字梁布置在覆土厚度≥0.8m時，采用井字梁比十字梁有一定的經濟性；在覆土厚度≤0.6m時，采用十字梁比井字梁有一定的經濟性。3）在地下室有局部設備房要求凈高的條件下，此三種方案可以混合使用，但主要采用單向板結構布置，局部可以采用井字梁或者十字梁，這樣既能滿足經濟性要求，又能滿足設備房的凈高要求。4）單向板結構布置受力方向主要集中在X方向或Y方向，且在施工方面單向板結構布置的模板比井字梁和十字梁的相交區(qū)域減少，鋼筋重疊的區(qū)域也相應減少，這樣鋼筋的綁扎也相應減少，從而方便施工。所以按單向板結構