人防地下室不同樓蓋形式經濟對比分析

高 瑩

(廣州市人防建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

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人防地下室不同樓蓋形式經濟對比分析

高 瑩

(廣州市人防建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

通過選用六種樓蓋結構形式對人防地下室頂板進行計算，從鋼筋混凝土用量、結構凈高、鋼筋混凝土總造價等方面，對比分析了各方案的優缺點，最后得出最經濟的結構方案，為人防地下室頂板結構選型提供參考。

人防地下室，樓蓋，鋼筋，混凝土

0 引言

人防地下室是一種在戰時可以保護生命財產安全的地下防護建筑物。隨著經濟的高速發展，城市建設對地下空間的要求越來越高，由于人防地下室工程造價較高，在當前我國經濟不斷發展的大環境下，以最少的投資產生最大的經濟效益是絕大多數建筑開發商的必然追求，如何在保證結構安全的前提下，節約工程建設成本，一直是工程技術人員不斷努力的目標。作為結構設計人員，結構設計是否合理是決定工程建設項目投資效益的重要環節之一。因此人防地下室的經濟性設計應受到重視。人防地下室設計中采用何種樓蓋形式是影響人防地下室整體經濟性的一個關鍵因素，而何種樓蓋結構方案最為經濟，目前觀點較多。因此本文對人防地下室頂板分別采用十字梁樓蓋、單向板樓蓋、井字梁樓蓋、大板樓蓋、無梁樓蓋及空心樓蓋進行計算，對比不同樓蓋形式的梁板鋼筋含量、混凝土用量、鋼筋造價、混凝土造價以及鋼筋混凝土總造價，得出最經濟的樓蓋形式以供參考。

1 樓蓋結構形式選擇

人防地下室頂板樓蓋形式主要有梁板式樓蓋和無梁樓蓋形式。梁板式結構工藝成熟、整體性好，各個構件傳力明確，但結構層高較高且模板制作復雜。而無梁樓蓋可以減少層高，施工方便，工期短，但是對于頂板標高變化較多，柱網區格內長短跨之比大于1.5，且柱網兩個方向少于三跨時[3]，不宜選用無梁樓蓋。雖然空心樓板具有自重輕的優點，但對于有覆土的露天頂板其防水性不好。

人防地下室頂板主要承受樓面恒載，人防荷載，戰時不拆遷的固定設備，有覆土的頂板，除覆土荷載外，還需考慮消防車荷載。人防荷載只與靜荷載同時組合，不與活載組合。且常規武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載均按一次作用考慮。進行人防頂板計算時，板的允許延性比按3.0考慮。

計算條件:選取雙向5跨單層結構作為計算模型，層高為3.9 m，柱跨8.1 m×8.1 m，抗震設防烈度為7度，場地類別為Ⅰ類，框架抗震等級為三級, 混凝土等級為C35，鋼筋為HRB400，考慮到核6常6 級在人防地下室應用較多，本文人防荷載按6級考慮。根據人防規范[1]，人防頂板最小厚度要求200 mm，對于有覆土的頂板滿足防水要求不小于250 mm；最小配筋率為0.25%，其中無梁樓蓋板配筋率不應小于0.3%，人防荷載作用下材料綜合調整系數，鋼筋為1.35，混凝土為1.5。選取以下幾種樓蓋形式用盈建科軟件進行計算分析比較，得到各樓蓋體系經濟技術指標，各樓蓋梁板等計算參數詳見表1。

2 各樓蓋材料用量及結構凈高對比分析

表1 人防地下室各樓蓋梁板計算參數 mm

經計算分析，得到各樓蓋的梁板構件混凝土用量、鋼筋用量、結構凈高和材料造價，詳見表2。

通過對比分析，由表2可知：

1)混凝土用量最少的樓蓋形式是十字梁，混凝土用量最多的樓蓋形式是無梁樓蓋。由于十字梁和單向板板厚較薄，次梁比井字梁樓蓋少，所以混凝土用量最少；反之，無梁樓蓋和大板樓蓋較厚，混凝土用量最多。

表2 各樓蓋材料用量、結構凈高和造價

2)從各樓蓋鋼筋用量來看，空心樓蓋的鋼筋用量是最少的，其次為無梁樓蓋，單向板，大板樓蓋，十字梁，鋼筋用量最多的樓蓋形式是井字梁結構。由于空心樓蓋中間采用空心模盒，減少了混凝土用量，即減輕了結構自重，再加上板較厚，板的整體剛度增大，所以最終板的鋼筋用量較少。而井字梁板厚200 mm，兩道次梁，頂板配筋由最小配筋率控制，頂板厚度未得到充分發揮，因此鋼筋用量較大。

3)從各樓蓋結構凈高來看，節省結構層高最多的是無梁樓板，其次是空心樓板，大板樓蓋，井字梁，十字梁，結構凈高最矮的樓蓋形式是單向板。梁板式結構層高由梁高控制，故結構凈高較矮；無梁樓蓋和空心樓蓋層高由板厚控制，故結構凈高占優勢。

4)從鋼筋和混凝土用量的總造價分析，空心樓蓋的鋼筋用量是最少的，單向板和十字梁造價相差不大，其次為無梁樓蓋，大板樓蓋，鋼筋用量最多的樓蓋形式是井字梁結構。鋼筋單價較高，故含鋼量高的結構方案鋼筋混凝土總造價越高。

通過對以上鋼筋、混凝土用量及結構凈高和鋼筋混凝土總造價這四個指標分析，空心樓蓋和無梁樓蓋的綜合經濟性相比其他樓蓋形式更優，可作為人防地下室頂板結構方案的首選。但是選擇頂板樓蓋形式時還需要綜合考慮其他因素選擇最合理的方案，如：1)當人防地下室平時為機械停車庫時，不宜采用空心樓蓋形式。因為空心樓蓋上翼緣比較薄，很難固定化學錨栓[2]。2)當頂板標高變化較多，柱網區格內長短跨之比大于1.5，且柱網兩個方向少于3跨時，不宜采用無梁樓蓋[3]。3)空心樓蓋施工時芯模容易上浮移位，且板容易開裂，當人防地下室為首層頂板時，不宜采用空心樓蓋。4)梁板式結構整體剛度好，變形小，使用范圍廣，但層高受限時，不宜考慮。5)無梁樓蓋模板簡單，施工速度快，減少了模板損耗及支拆模的人工成本。6)根據建筑抗震設計規范第 6.1.14 條和高層建筑混凝土結構技術規程中第3.6.3 條[4，5]：地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室在地上結構的相關范圍的頂板應采用梁板式結構，若地下室頂板作為上部結構嵌固端 ，需外擴3跨且不少20 m。7)從建筑功能方面考慮，無梁樓蓋不需要吊頂抹灰，平滑的板底可改善通風條件。空心樓蓋因空腔結構具有良好的保溫和隔音效果。

3 結語

通過對六種樓蓋形式比較分析，人防地下室采用空心樓蓋在降低層高和用鋼量方面有明顯優勢，但空心樓板容易開裂，且計算機應用方面還不夠成熟，施工時需要專業人員配合且芯模容易上浮影響施工質量，芯模產品多樣化且無統一標準，芯模價格不太經濟，因此空心樓蓋應用上很多甲方不認可故無法實施。無梁樓蓋雖然材料總造價高于十字梁，但是無梁樓蓋對于減小結構層高最為明顯，而層高和埋深是決定土建造價的關鍵因素之一，層高減小，結構總埋深和豎向構件高度也減小，基坑開挖的土方量也會減少，底板的抗浮水頭也會減小，整個工程造價都會減少。所以無梁樓蓋在結構選型中可以優先考慮。井字梁樓蓋形式通常頂板配筋由最小配筋率控制，使得頂板厚度未得到充分發揮，因此不建議采用此方案。十字梁和單向板樓蓋雖然造價不相上下，但是十字梁樓蓋減少層高更優于單向板樓蓋。

[1] GB 50038—2005,人民防空地下室設計規范[S].

[2] 郝 鵬.現澆鋼筋混凝土空心樓蓋的優缺點[J].山西建筑，2011，37(5)：43-44.

[3] 全國民用建筑工程設計技術措施——防空地下室[Z].2009.

[4] GB 50011—2010,建筑抗震設計規范[S].

[5] JGJ 3—2010,高層建筑混凝土結構技術規程[S].

Economic comparison analysis of different civil defense basement floor systems

Gao Ying

(GuangzhouCivilDefenseBuildingDesignAcademyCo.,Ltd,Guangzhou510500,China)

Through selecting six kinds of floor system structure forms, the article calculates civil defense basement floor, comparatively analyzes their merits and defects from aspects of steel reinforced concrete dosage, structural height and total steel reinforced concrete cost, and finally draws optimal economic structural scheme, which has provided some guidance for civil defense basement floor structure selection.

civil defense basement, floor system, steel, concrete

1009-6825(2017)15-0023-02

2017-03-07

高 瑩(1984- )，女，碩士，工程師

TU352.1

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