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1、某地下车库顶板结构选型的经济 分析201505 近年来，随着私家车日益增多，在我国许 多城市停车难题日益严峻，开发利用地下 空间建设地下停车车库成为城市规划中的 必然趋势。建设城市地下车库有以下优点 ：地下车库停车数量较大；城市用地节约 ；顶部覆土可进行绿化，达到美化城市功 效。 通常情况下，地下车库所停放的车辆以小 型汽车为主（地下车库停车场地以小型车 长4.8米宽1.8米高1.8米为标准车型设计尺 寸）。地下停车库的柱网尺寸布置须考虑 到以下几点要求：有足够的行车、停车空 间；减少不可利用面积，留有一定的使用 灵活性；采用结构的合理性和经济性；尽 可能统一柱网尺寸等。 为了能够更好的节约资
2、源，也能够给业主 带来更可观的经济效益，达到最优的性价 比是设计方案所追求的目标。以某院设计 的某小区地下车库工程实例，对常用的普 通地下车库顶板结构方案及经济技术作比 较分析。 该小区位于如皋主城区，地下车库总面积 16662，地下一层，层高原3.6M，上部南 端有三栋小高层。按照绿化及抗浮要求， 顶板覆土层厚度为1200mm，柱网尺寸为8.1 mx8.1m。另车库上部根据消防要求，布置 消防车道及消防登高场地，室内布置新风 系统及消防管道。 本工程建筑抗震设防类别为标准设防类， 建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗 震设防烈度为7度，设计基本地震加速度 0.10g，设计地震分组：第一组，场
3、地类别 ：III类，特征周期Tg=0.45s。 建筑抗震设计规范GB50011-2010第6.1.14条 规定，地下室顶板作为上部结构的嵌固部 位时，地下室在地上结构相关范围的顶板 应采用现浇混凝土梁板结构，相关范围以 外的地下室顶板宜采用现浇混凝土梁板结 构；考虑地下车库顶板须作为小高层的嵌 固端，为方便设计及施工，地下车库顶板 均采用现浇混凝土梁板结构，上部荷载较 大，采用普通混凝土梁截面大，可采用预 应力主梁主次梁现浇混凝土楼板。见图1。 主梁尺寸450x850mm ，次梁尺寸 250x600mm，板厚 250mm，设备专业要 求新风管道及消防管 道占用总高度500mm ，净高3.6-0
4、.85- 0.5=2.25m。另经抗浮 验算，自重不满足要 求，应在柱下设置抗 浮桩。层高3.6M 一、条件：地面标高H1=-0.200m，顶板标高H2=-1.400m，底板顶标高H3=-5.000m， 设防水位标高Hw=-0.700m；（室外地坪以下500）地下室柱网为A=8100mm，宽度B=8100mm，覆土厚度do=1.200mm,容重 =18kN/m ；顶板厚度d1=250mm，底板厚度d2=500mm，底板上回填素砼(用于压重及用于做 排水槽)厚d3=300mm，地下室层高h=3600mm。梁、柱扣板厚后体积V=5.5m3 ；二、计算：1、水浮力Fw=|h3+d2+d3-hw|10
5、=|-5.000-0.8+0.7|10=51.00 kN/m22、抗浮力：(1)、顶板自重：G1=d125=0.2525=6.25 kN/m2(2)、底板自重：G2=d225+ d323=0.525+0.323=19.40 kN/m2(3)、覆土重量：Go=do=1.20018=21.60 kN/m2(4)、梁、柱重量折算为面积重量：G3=V25/(AB)=5.525/(8.18.1)=2.10kN/m2抗浮力=(G1+G2+Go +G3)=(6.25+21.6+19.40+2.1)=49.35kN/m2W/F=49.35/51.00=0.971.05，不满足抗浮要求。 如顶板结构采用预应力混
6、凝土无梁楼盖（平板结构），减 少结构层高度，在保证净空要求下，可减小水浮力，取消 抗拔桩。 经过试算，重新确定结构设计方案。地下室在地上结构相 关范围的顶板均采用现浇混凝土梁板结构，相关范围以外 三跨内的地下室顶板仍然采用现浇混凝土梁板结构，三跨 以外的采用预应力混凝土无梁楼盖（见图2），车库中间 的楼梯间及设备间周边采用框架梁，优化面积约11000 。预应力平板板厚为350mm，柱顶设托板，层高改为3.3M ，净高3.3-0.35-0.5=2.45m。经抗浮验算，自重满足要求， 可取消柱下抗浮桩。层高3.3M 一、条件：地面标高H1=-0.200m，顶板标高H2=-1.400m，底板顶标高H
7、3=-4.700m，设防水位标高 Hw=-0.700m；（室外地坪以下500）地下室柱网为A=8100mm，宽度B=8100mm，覆土厚度do=1.200mm,容重=18kN/m ；顶板厚度d1=350mm，底板厚度d2=500mm，底板上回填素砼(用于压重及用于做排水槽)厚 d3=300，地下室层高h=3300mm。柱扣板厚后体积V=1.0m ；二、计算：1、水浮力Fw=|h3+d2+d3-hw|10=|-4.700-0.8+0.7 |10=48.00 kN/m22、抗浮力：(1)、顶板自重：G1=d125=0.35025=8.75 kN/m2(2)、底板自重：G2=d225=0.5025+
8、0.3023=19.40 kN/m2(3)、覆土重量：Go=do=1.20018=21.60 kN/m2(4)、梁、柱重量折算为面积重量：G3=V25/(AB)=1.025/(8.18.1)=0.32kN/m2抗浮力=(G1+G2+Go +G3)=(8.75+19.4+21.6+0.32)=50.07kN/m2W/F=50.07/48.00=1.043满足抗浮要求。主楼相关范围以外三跨内的地下室顶板采用现浇混凝土梁板结构，层高减小，重新设计时与设备专业及上部室外管线配合，在上部无管线的地方梁适当上反，在上部有管线的地方梁不反，但设备专业绕开。这样解决了层高减小对设备与室外管线的影响。现对该地下
9、车库顶板原结构方案和优化后的结构方案作造价对比，为简化计算，取东西14跨、南北4跨、面积约3204的范围进行计算对比，结果见下表：板梁柱预应 力合计钢筋总量（kg）49352.9110922.6150679430184772.5钢筋平均（kg/）15.434.624.72.9457.66混凝土总量(m3)801490.280.641371.84混凝土平均厚度(m)0.250.1530.0250.428板柱预应 力合计钢筋总量（kg） 104047.211852.444400160299.6钢筋平均（kg/） 32.473.7013.8650.03混凝土总量(m3)1121.580.641202
10、.14混凝土平均厚度(m) 0.350.0250.375表2 修改后设计顶 板工程量统计 表表1 原设计顶 板工程量统计 表造价计算分析：普通钢筋综合价格（包括人工、材料、 机械、措施费、管理费、税收等）为市场 价加10001200元/t，现按5000元/t计，预 应力钢绞线及配套独立费按12000元/t计， 混凝土综合价格按650元/m3计。普通钢筋数量（t）普通钢筋造价（万元）预应 力钢筋数量（t）预应 力造价（万元）总造价（万元）原方案175.3487.679.4311.3298.99现方案115.9057.9544.453.28111.23表3钢筋造价对比表混凝土数量（m3）混凝土单价
11、（元/m3）总造价（万元）原方案137165089现方案120265078.1表4混凝土造价对比表钢筋造价（万元）混凝土造价（万元）总造价（万元）原方案98.9989187.8现方案111.2378.1189.33表5钢筋混凝土造价对比表 通过地下车库顶板两个方案对比，造价基本持平，但通过 方案修改，层高减小，埋深减小，另外节约造价的项目含 地下室外墙减小300mm（结构及外防水），坡道长度缩小 ，挖土减少工程量，水浮力减小后取消抗拔桩。具体如下 ： 地下室外墙减小体积280Mx0.3Mx0.3M=25.2 m3,钢筋混凝 土综合价格按800元/m3计，节约2万元。地下室外墙防水 面积减小28
12、0Mx0.3M=84 挖土减小3204x0.3m=961 m3，节约3万元 取消抗拔桩89根，约20万元 以上三项共节约25万元。 （25+187.8-189.33）/189.33=12.4%。结束语 该工程地下车库顶板原设计方案主梁采用预应力混凝土梁 ，比普通混凝土梁钢筋用量有所降低，预应力无梁楼盖代 替预应力混凝土主次梁板结构，造价略有增加，如果与普 通混凝土梁板相比，造价略有降低，但综合造价节约较多 。 无梁楼盖降低层高，减少了基坑开挖深度，减少了外墙砼 用量，从而降低造价。 无梁楼盖降低层高，减少基础埋深，减少了水浮力，使得 取消了抗拔桩，大大节约了工程造价，缩短施工工期。 坡道长度缩
13、小，节约造价有限，但有利于建筑专业。 预应力技术充分利用混凝土和高强钢筋的强度，对应用于 较大跨度、较大荷载结构十分有利，大大降低含钢量，符 合绿色节能环保要求的。 在预应力混凝土结构中预应力筋可产生一个向上等效荷载， 同时在板中产生一个轴向压力，使平板刚度提高，挠度减少 ，抗裂性能也大为提高。 施加预应力后楼板的模板就可以拆除，施工方便，速度快。 采用预应力混凝土平板结构，施工进度可以加快，这主要是 因为：a.预应力混凝土平板结构取消了许多梁，模板用量明 显减少；而且模板安装简单方便，节省时间。b.采用预应力混凝土平板结构后，楼面结构的普通钢筋用量将减少，而且 减少的大多是绑扎费时费力的梁钢筋，平板钢筋绑扎快捷方 便，预应力筋与普通钢筋的绑扎可以交叉进行，节省时间。 c.当混凝土强度达到设计强度的75%时即可进行预应力筋的张拉，张拉完成后，即可拆除模板，节省了时间。 预应力工程也存在一定的局限性，如施工工序多、对施工技 术要求高，总包与分包配合多，施工现场需要协调的地方较 多。特别适用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情形（如大 跨度及重荷载结构）
