人防地下室常用結(jié)構(gòu)體系的樓蓋經(jīng)濟(jì)分析

王傳冰 張藝洋

(山東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250001)

0 引言

隨著人防設(shè)計(jì)市場(chǎng)的逐步放開，越來越多民用設(shè)計(jì)院開始接觸人防設(shè)計(jì)任務(wù)。隨著近幾年人防工程增多，市場(chǎng)需求增大，為設(shè)計(jì)院提供了廣闊的前景和機(jī)遇，同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。伴隨著建設(shè)項(xiàng)目開發(fā)企業(yè)節(jié)約成本意識(shí)的增強(qiáng)，成本控制成為甲方考核設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，如何選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方案是設(shè)計(jì)院保持自身優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，因此有必要在初步設(shè)計(jì)階段對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行充分優(yōu)化比選。

人防工程一般結(jié)合地下車庫，設(shè)置于單層地下室局部位置，或多層地下室的最底層。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式因素較多，且受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件影響較大，暫且不表；墻柱等豎向構(gòu)件在人防工程總體造價(jià)中占比一般20%左右，且一般相對(duì)固定；人防地下室樓蓋設(shè)計(jì)考慮以下兩個(gè)方面因素成為地下室設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)：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(shè)備專業(yè)空間要求和地下室層高限制，樓蓋在人防工程總體造價(jià)中一般占比50%～65%相對(duì)較大，且類型較多。本文研究方案包含了設(shè)計(jì)中常見的三種人防地下室柱網(wǎng)進(jìn)行樓蓋分析，包括計(jì)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(jià)，較全面地比較和分析了各常用樓蓋結(jié)構(gòu)體系在人防地下室的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1 研究方案制定

1.1 方案基本情況

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jù)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(gòu)件參數(shù)

1.2.1各方案的擬定

地下室柱網(wǎng)采用三種柱網(wǎng)形式進(jìn)行分析研究，分別為8.4×8.4跨的大柱網(wǎng)，8.4×5.6跨的大小柱網(wǎng)，5.6×5.6跨的小柱網(wǎng)。研究時(shí)按長(zhǎng)寬方向均為5跨進(jìn)行計(jì)算，主要研究常用柱網(wǎng)下各種樓蓋形式的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而尋求人防樓蓋各常用結(jié)構(gòu)形式經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的規(guī)律性和通用性。

為了使三種柱網(wǎng)方案的測(cè)算具有可實(shí)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(wǎng)采用三種地下室頂板常見做法作為三種方案。方案一：僅設(shè)置框架主梁的大板方案；方案二：僅設(shè)置主梁和兩根次梁的“十字梁”方案；方案三：設(shè)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(wǎng)采用兩種地下室頂板常見做法作為兩種方案。方案一：僅設(shè)置框架主梁的大板方案；方案二：僅設(shè)置主梁和單向加單根次梁的方案(見圖2)。

5.6×5.6小柱網(wǎng)采用兩種地下室頂板常見做法作為兩種方案。方案一：僅設(shè)置框架主梁的大板方案；方案二：僅設(shè)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(gòu)件參數(shù)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(shù))

2 各種方案的工程量計(jì)算和比選分析

2.1 頂板結(jié)構(gòu)多方案的工程量計(jì)算比較

根據(jù)各個(gè)方案試設(shè)計(jì)、配筋構(gòu)造[3]，計(jì)算其總工程量及其各個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，見表2。

表2 人防地下室頂板方案選型比較(經(jīng)濟(jì)指標(biāo))

2.2 各樓蓋方案對(duì)比分析

為了更直觀地對(duì)比常用柱網(wǎng)下各種樓蓋形式的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，將大柱網(wǎng)，大小柱網(wǎng)，小柱網(wǎng)分別以平米單價(jià)為變量編制了下列3個(gè)柱狀圖。8.4 m×8.4 m大柱網(wǎng)各樓蓋結(jié)構(gòu)形式平米單價(jià)對(duì)比見圖4，8.4 m×5.6 m大小柱網(wǎng)各樓蓋結(jié)構(gòu)形式平米單價(jià)對(duì)比見圖5，5.6 m×5.6 m小柱網(wǎng)各樓蓋結(jié)構(gòu)形式平米單價(jià)對(duì)比見圖6。

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

3 結(jié)論及建議

通過對(duì)比上述柱狀圖，發(fā)現(xiàn)主梁大板體系的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)于主次梁、井字梁樓蓋體系。同時(shí)，隨著我國(guó)步入老齡化社會(huì)，勞動(dòng)力減少，用工成本逐年增加，對(duì)比表2模板量可知，主梁大板形式也能節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)用工，縮短建設(shè)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(xiàn)了加腋大板、變截面主梁大板等新的形式，體現(xiàn)了業(yè)內(nèi)同行勇于探索的精神，本文作者也呼吁業(yè)內(nèi)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(zhēng)鳴之良好態(tài)勢(shì)。