人防地下室常用結構體系的樓蓋經濟分析

王傳冰 張藝洋

(山東省建筑設計研究院有限公司，山東 濟南 250001)

0 引言

隨著人防設計市場的逐步放開，越來越多民用設計院開始接觸人防設計任務。隨著近幾年人防工程增多，市場需求增大，為設計院提供了廣闊的前景和機遇，同時也面臨著巨大的挑戰。伴隨著建設項目開發企業節約成本意識的增強，成本控制成為甲方考核設計院設計質量的一個重要指標，如何選擇經濟合理的結構形式和設計方案是設計院保持自身優勢的關鍵，因此有必要在初步設計階段對項目進行充分優化比選。

人防工程一般結合地下車庫，設置于單層地下室局部位置，或多層地下室的最底層。結構基礎形式因素較多，且受工程地質和水文地質條件影響較大，暫且不表；墻柱等豎向構件在人防工程總體造價中占比一般20%左右，且一般相對固定；人防地下室樓蓋設計考慮以下兩個方面因素成為地下室設計中的一個重點和難點：其一，所受荷載較大，包括覆土，消防車荷載及人防荷載；其二，受設備專業空間要求和地下室層高限制，樓蓋在人防工程總體造價中一般占比50%～65%相對較大，且類型較多。本文研究方案包含了設計中常見的三種人防地下室柱網進行樓蓋分析，包括計算方案單位工程混凝土用量，單位工程鋼筋用量，單位工程模板用量及平米單價，較全面地比較和分析了各常用樓蓋結構體系在人防地下室的經濟指標。

1 研究方案制定

1.1 方案基本情況

主體結構設計使用年限50年，荷載工況按覆土1.5 m，恒載取27 kN；活荷載考慮消防車荷載20 kPa～35 kPa(根據板跨、覆土折減)[1]；人防荷載考慮3種常見工況：核5常5、核6常6、常6[2]。

1.2 各方案擬定及主要構件參數

1.2.1各方案的擬定

地下室柱網采用三種柱網形式進行分析研究，分別為8.4×8.4跨的大柱網，8.4×5.6跨的大小柱網，5.6×5.6跨的小柱網。研究時按長寬方向均為5跨進行計算，主要研究常用柱網下各種樓蓋形式的經濟指標，從而尋求人防樓蓋各常用結構形式經濟指標的規律性和通用性。

為了使三種柱網方案的測算具有可實用，研究方案均采用人防地下室常用的樓蓋形式：

8.4×8.4大柱網采用三種地下室頂板常見做法作為三種方案。方案一：僅設置框架主梁的大板方案；方案二：僅設置主梁和兩根次梁的“十字梁”方案；方案三：設置框架主梁和四根次梁的“井字梁”方案(見圖1)。

8.4×5.6大小柱網采用兩種地下室頂板常見做法作為兩種方案。方案一：僅設置框架主梁的大板方案；方案二：僅設置主梁和單向加單根次梁的方案(見圖2)。

5.6×5.6小柱網采用兩種地下室頂板常見做法作為兩種方案。方案一：僅設置框架主梁的大板方案；方案二：僅設置主梁和單向加單根次梁的方案(見圖3)。

1.2.2各方案主要構件參數情況

人防地下室頂板方案選型比較見表1。

表1 人防地下室頂板方案選型比較(參數)

2 各種方案的工程量計算和比選分析

2.1 頂板結構多方案的工程量計算比較

根據各個方案試設計、配筋構造[3]，計算其總工程量及其各個方案的經濟指標，見表2。

表2 人防地下室頂板方案選型比較(經濟指標)

2.2 各樓蓋方案對比分析

為了更直觀地對比常用柱網下各種樓蓋形式的經濟指標，將大柱網，大小柱網，小柱網分別以平米單價為變量編制了下列3個柱狀圖。8.4 m×8.4 m大柱網各樓蓋結構形式平米單價對比見圖4，8.4 m×5.6 m大小柱網各樓蓋結構形式平米單價對比見圖5，5.6 m×5.6 m小柱網各樓蓋結構形式平米單價對比見圖6。

通過對比上述柱狀圖，常用3種柱網、在不同荷載工況下，從平米單價角度分析，主梁大板體系明顯優于主次梁、井字梁樓蓋體系。

3 結論及建議

通過對比上述柱狀圖，發現主梁大板體系的經濟指標明顯優于主次梁、井字梁樓蓋體系。同時，隨著我國步入老齡化社會，勞動力減少，用工成本逐年增加，對比表2模板量可知，主梁大板形式也能節約現場用工，縮短建設工期；推廣主梁大板樓蓋體系具有明顯積極意義；近年來也出現了加腋大板、變截面主梁大板等新的形式，體現了業內同行勇于探索的精神，本文作者也呼吁業內同行積極探索新的分析方法，勇于嘗試新型方案，以期百花齊放百家爭鳴之良好態勢。