大底盤建筑組團地下室頂板結構設計探討

程秀菊 能肖文

隨著社會的發展，汽車的普及，越來越多的住宅小區建造成大底盤建筑組團的形式，即幾乎將整個建筑場地挖空做地下車庫(有時兼具防空功能)，車庫頂板建造住宅，覆土綠化，建造道路，以滿足汽車日益增多的要求，目前對這種大底盤地下室頂板結構設計一般有兩種方案:方案一，地下室頂板做300 mm以上的厚板(厚度的選擇根據地下室頂板嵌固、防水、板跨等)，只設主梁，不設次梁，做法與地下室底板相似;方案二，設主梁后，在板跨中間增設十字次梁，下面本文結合工程實例對這兩種情況從工程造價、設計、施工三個方面進行比較。

1 工程實例

江蘇某高檔住宅小區，一層大底盤地下室上4幢高層住宅，為便于分析比較，僅選取雙向3跨非住宅范圍地下室頂板為研究對象，柱網8.2 m ×6.0 m，柱截面500 mm ×600 mm，覆土 1.5 m，車庫頂板覆土荷載，考慮土中含水，取土與水重度為20 kN/m3，地下室頂板施工荷載為5 kN/m2，消防車荷載國家荷載規范要求不小于20 kN/m2;梁板鋼筋均采用HRB400，對地下車庫頂板結構布置采用以上兩種方案，結構計算分析采用中國建筑科學研究院編PKPM軟件。方案一:長向主梁截面500 mm×900 mm，短向主梁為400 mm×800 mm，板厚300 mm。經計算，板配筋長向為C14@200雙向，短向為C16@200雙向，另外支座處每跨長向附加負筋C14@200，短向支座處每跨附加負筋C16@200。結構布置、梁配筋見圖1。方案二:主梁，柱子同方案一，增設十字次梁，梁截面300 mm×700 mm，板跨居中布置。根據GB 50108-2008地下工程防水技術規范4.1.7條，地下室頂板厚度取250 mm，經計算板配筋兩個方向均為C12@200，結構布置、梁配筋見圖2。

圖1 方案一：無次梁的主梁布置方案

圖2 方案二：十字形次梁布置方案

2 計算結果分析

2.1 工程造價

兩種方案混凝土和鋼筋用量比較見表1。

表1 兩種方案混凝土和鋼筋用量對比結果

本研究區面積442.8 m2，由表1得出混凝土平均單方質量方案一為0.41 m3/m2，方案二為0.403 m3/m2;鋼筋平均單方質量方案一為0.096 t/m2，方案二為0.070 t/m2，材料單價按本工程施工時期各項材料市場價格計算。其中普通鋼筋綜合單價6 500元/t，混凝土綜合單價440元/m3，方案一單方造價為804元/m2，方案二單方造價為632元/m2，方案二比方案一造價可以節約21%，經濟效益顯著。

2.2 結構方案

1)結構抗震性能。結構是作為一個各種構件所組成的整體系統來受力的，結構冗余度對結構的延性能力影響很大，延性在結構的抗震中起著關鍵作用，在罕遇地震作用下，結構承載力儲備難以滿足時，通過變形能力儲備，利用延性來耗散地震輸入的能量，避免罕遇地震下結構的倒塌破壞。從抗震性能來看，顯然十字形次梁布置方案更符合抗震概念設計的要求，具有較多的結構冗余度，良好的延性，結構體系更加合理。

2)地下室抗浮。該工程由于地下水位較高，因此存在抗浮問題。增加地下室重量是解決抗浮問題的一個直接有效的辦法。抗浮荷載主要有土重、地下室頂板、底板、梁、柱等結構自重，方案一:抗浮荷載為便于比較不考慮地下室底板及柱子G1=1.5×10 ×442.8+(49.11+132.84)×25=11 190.75 kN，方案二:G2=1.5 ×10 ×442.8+(49.11+132.84)×25=11 103 kN。方案二比方案一抗浮荷載減少87.75 kN，僅減少約0.8%，主要是因為地下室頂板結構自重相比覆土來說所占比重較小，因此抗浮荷載重量方案一、二相當。

2.3 施工

方案二較方案一梁總數較多，方案一模板需要674 m2，十字形次梁布置方案模板需要792 m2，模板減少17.5%，很顯然無次梁的主梁布置方案施工方便，對工期較緊的工程來說這種方案有較大的優勢，同時無次梁的主梁布置方案也有利于消防噴淋管線的布設。

3 設計總結

對一般情況下覆土1.5 m，考慮消防車荷載的地下車庫頂板而言，十字形次梁布置方案比無次梁的主梁布置方案有良好的經濟性和結構性能。比較發現，本工程主要是無次梁的主梁布置方案板的配筋較十字形次梁布置方案大很多，才導致其造價增多，如果覆土較淺，活荷載也較小的情況下，方案一板的配筋會大幅減少，采用無次梁的主梁布置方案在控制經濟性和施工進度方面是有意義的。

因此，對一般工程而言根據地下室頂板規模、荷載情況等方面進行綜合比選是有必要的。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［2］ 葉列平，曲 哲，陸新征.提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思路與方法［J］.建筑結構學報，2008，29(4):42-50.

［3］ GB 50108-2008，地下工程防水技術規范［S］.

［4］ GB 50009-2001，建筑結構荷載規范(2006版)［S］.

［5］ GB 50108-2008，地下工程防水技術規范［S］.