某汽車mall結構方案對經濟性的影響探析

余 青 （安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

合肥某汽車mall為規則大柱網的框架結構，長126m，寬113.4m，兩個方向的柱網均為12.6m，單層建筑面積為14288.4m2。本工程總建筑高度為12.5m，不設置地下室，一層為汽車展銷、二層為二手車市場，屋面考慮停車功能。按照抗震設防烈度7度進行設防，地震加速度調整為0.10g，地震設計分組為第一組。本單體為乙類建筑，場地土類別為II類，屬于建筑抗震一般地段?？蚣芸拐鸬燃墳槎?。

2 結構方案比選

考慮六種不同結構布置方案，利用YJK建模分析對比其經濟性。6種結構布置方案示意圖如下圖所示。

結構方案布置示意圖

此結構平面規則且平面尺寸大，屋面按結構找坡處理，能有效減輕屋面荷載，直接降低屋面梁板截面及配筋，減小基礎截面及配筋，一定程度上能減小框架柱截面和配筋。根據建筑做法，二層樓面恒載為2kN/m2，屋面恒載為3.0kN/m2，二層和屋面活載均按4.0kN/m2設計。鋼筋采用HRB400級鋼筋，混凝土等級均取C30。二層和屋面的荷載相差不大，結構布置相同。本文僅對上部結構方案進行研究，各方案構件截面詳表1。主梁截面括號內的截面為平行與次梁方向的主梁截面，屋面板厚均為120mm。

利用YJK建模分析，得出各種方案的混凝土和鋼筋用量，如表2所示。因考慮屋面直接受太陽照射，六種方案在計算屋面板配筋量時，屋面板頂筋均按C8@150雙向布置，支座配筋不足處附加鋼筋。C30混凝土單價取620元/m3，HRB400鋼筋單價取4100元/t。

由下表可知：

第一，次梁雙向布置可有效減小主次梁高度，增加建筑凈高。對于大跨密排次梁結構，次梁寬度在滿足設計要求的前提下盡量做窄。第二，對比方案一～方案三與方案四～方案六，次梁單向布置比次梁雙向布置更加經濟，但次梁高度和支撐次梁的主梁高度增大。第三，從方案四～方案六可知，次梁單向布置時，次梁間距對上部主體結構造價影響不大。第四，對比方案一與方案二，方案一總造價比方案二高出7.02%。方案一、方案二板跨小，板配筋基本為構造配筋，在方案二的基礎上減小次梁間距，不能有效減小樓板配筋，反而增加了次梁數量及配筋，導致不必要的浪費。在結構方案設計時，應選擇合適的板跨，使樓板構造配筋能充分發揮作用。第五，由表3可知，次梁雙向布置時的混凝土和鋼筋占總造價的比值基本一致，而次梁單向布置時的混凝土和鋼筋的造價占總造價的比值比較分散，設計時即可根據混凝土單價和鋼筋單價情況，選擇更加經濟的結構布置方案。在鋼筋市場單價低時，選擇鋼筋造價占總造價比值高的方案，反之，選擇鋼筋造價占總造價比值低的方案。第六，對比方案四～方案六，三個方案的單位面積混凝土量基本一致，而方案五的單位面積鋼筋量最大。說明單向布置次梁時，板跨適中會導致用鋼量增加，而大板跨或小板跨反而能減小鋼筋用量，使得方案更加經濟。第七，次梁雙向布置時框架柱造價比次梁單向布置時低，但框架柱造價占總造價的比例較小，不同結構布置方案對框架柱的造價影響不大。

3 荷載增加對結構選型的影響

根據上述結構方案，分別增加二層和屋面荷載，分析因荷載增加對結構選型的影響。二層樓面活載由4.0kN/m2增加到7.0kN/m2，屋面恒載由3.0kN/m2增加到4.5kN/m2、活載由4.0kN/m2增加到5.0kN/m2，6種布置方案的其它條件均不改變，從而各方案的混凝土量均不變，因荷載引起的造價變化均為鋼筋量變化。具體參數詳表4。

主要構件截面表 表1

由表4可知，隨著荷載的增加，6種布置方案的總造價變化趨勢基本一致，單向次梁布置比雙向次梁布置更加經濟，且次梁越密越不經濟。雙向次梁布置時，次梁間距越密，隨著荷載增加總造價的增長趨勢越緩，說明荷載越大，次梁越密越能實現其價值。在布置次梁時，應考慮上部荷載情況，不能盲目追求小間距，降低次梁高度，會導致結構經濟性較差。因此，應根據上部荷載情況合理選擇次梁間距，使次梁充分發揮其作用。

造價對比表 表2

各類型造價占總造價比值（%） 表3

荷載增加前后對比表 表4

主要構件截面表 表5

4 柱網大小對結構選型的影響

建立三種柱網的4x4跨的一層YJK模型，每種柱網研究四種結構布置形式。抗震信息及荷載參數均同前文?？蚣苤鶎Σ煌Y構布置形式影響不大，下文在統計時不考慮框架柱的混凝土量和鋼筋量。方案A和方案B為雙向布置次梁，方案C和方案D為單向布置次梁。不同布置方案的構件截面見表5，其中樓板厚度均取100mm。根據計算結果，統計各種結構布置單位面積的鋼筋量和混凝土量，見表6。

由表5和表6可知，第一，隨著柱網的加大，主次梁截面增大很明顯。對于16.2m跨的結構，方案C和方案D經濟性更好。但在實際工程中，大跨結構往往需要控制梁高來實現效果，使得結構梁無法取大而必須選擇方案A或方案B。第二，對比方案A、方案B與方案C、方案D，不同柱網大小的單向次梁布置比雙向次梁布置更經濟。第三，對比方案A與方案B、方案C與方案D，次梁間距的選擇對經濟性影響較大。不同柱網的結構方案布置的單位面積造價趨勢不一致。設計時，應選擇合適的次梁間距和截面，保證樓板鋼筋能較好的發揮作用。

不同柱網大小上部結構造價對比表 表6

5 結論

綜合對比不同柱網、不同大小荷載作用下，單向次梁布置比雙向次梁布置更經濟，設計時優先選用單向布置。次梁布置不宜過密，次梁間距太小使樓板鋼筋不能很好的發揮作用，導致結構設計不經濟。