武汉某项目地下室底板的限额设计

苏志良

摘要：在保证结构安全的前提下，对结构进行限额设计，是目前建设单位对设计单位的要求。其中地下室底板的设计是高层建筑结构设计中重要的组成部分，而地下室底板的结构方案有多种，本项目主要针对两种常见方案—倒无梁楼盖结构形式与普通梁板结构形式进行经济性比较，结果表明，对常用柱网的地下室底板采用倒无梁楼盖结构形式是较为经济的结构设计方案。

关键词：地下室底板；倒无梁楼盖；普通梁板；限额设计

1.概述

底板的结构形式有多种，如普通梁板式、倒无梁楼盖式等。普通梁板式是较为传统的结构形式，因其传力途径明确，整体刚度好，对抗震有利等优点，常用于工程设计当中；倒无梁楼盖式也是现在较常见的结构形式，因其板厚较厚，有利于提高结构的抗浮能力，在施工方面，具有省砖模、省底板外防水做法、楼面钢筋绑扎方便，设备安装方便等优点，近年来在工程设计中应用越来越广泛。本文通过武汉某工程，对此两种常见的结构形式在经济性上进行比较，结果表明，对于常用柱网，在地下室底板设计中采用倒无梁楼盖形式较普通梁板式更为经济。

2.项目概况

本项目包括5栋32层剪力墙结构住宅楼，1层地下室，地上建筑的总建筑面积约100000m2，地下建筑面积约20000m2，地下室属于超长钢筋混凝土结构。

3.设计条件

本项目为一层地下室，柱距8.0mx8.1m，柱截面为500mmx500mm，水浮力为31kN/m2，底板面上的使用荷载：恒载4.0kN/m2，活载为2.5kN/m2；底板设计时还需控制裂缝，板底为0.2mm，保护层厚度为50mm；板面为0.3mm，保护层厚度为20mm。钢筋：除梁箍筋为HPB300以外，均为HRB400。混凝土等级为C30。

底板强度挠度裂缝主要受两种荷载工况控制，向下力（自重、一般使用恒活荷载）和向上力（浮托力）两种主要工况，所以向上向下要分开两次计算，取两次计算结构的较大值配筋。需注意，当计算向上力（浮托力）工况时，模型荷载以负值输入计算结果有时不合理，故习惯上将向上的荷载（负值）按向下的荷载（正值）输入，计算结果，板面与板底对调。

底板设计时还需注意荷载的分项系数取值。当计算底板挠度裂缝时，采用荷载准永久组合，即恒载为1.0，活载为0.3～0.8（可详荷载规范），此时水浮力按恒载考虑；当计算底板强度时，采用荷载基本组合，即1.2*恒+1.4*活，或1.35*恒+1.0*活，需注意，当计算向上力工况时，由于底板自重及其面层对抗浮有利，其分项系数取1.0，而水浮力可按恒载考虑。

底板采用梁板结构形式时，采用PKPM中PMCAD及SATWE模块计算，采用倒无梁楼盖结构形式时，采用PKPM中SLABCAD模块计算。

4.结构方案

本项目的底板方案设计了4种，并进行经济性对比，方案1和方案2是普通梁板式，方案3和方案4是倒无梁楼盖式；方案1和方案2的区别在于计算基础梁端部梁底裂缝时，梁端弯矩的取值不同；工程设计时，部分设计人员认为承台刚度较大，在水浮力作用下，基础梁取承台边的弯矩值复核裂缝即可，而方案2则取到柱边的弯矩。方案3和方案4的区别在承台的大小，当承台较大时（方案4），承台周围的底板附加钢筋与通长钢筋之间的级配会合理一些。各方案的设计图如下：

5.经济对比

各个方案统一取8.1m*8m标准跨计算造价。通过考虑各个施工工序，如土方开挖、砌砖模、底板防水，底板浇筑等，所产生的费用来计算基礎底板的总造价，具体造价统计如下表：

说明：1、方案1和2的工程量：底板（h=300mm，双层双向 12@180及另加板筋），1个承台及2根基础粱；方案3和4的工程量：底板（h=350mm，双层双向 14@200及另加板筋），1个承台；2、上表中“基础土方（机器）”的清单量是按底板板厚计算的，“基础土方（人工）”的清单量是根据承台及基础梁体积计算的；工程量清单综合单价是参考了当地项目的综合单价。

由上表可知，倒无梁楼盖式底板比普通梁板式底板的混凝土用量略多，[（22.7+3.3）-（19.4+1.9+2.4）]=2.3m3；但其他的分项工程清单量，倒无梁楼盖式比普通梁板式都少，特别在含钢量方面，倒无梁楼盖式为36.1kg/m2（方案3），普通梁板式为48.1kg/m2（方案1），倒无梁楼盖式比普通梁板式含钢量低了33%；再从每平米总造价可以看出，倒无梁楼盖式比普通梁板式省了（668.9-571.1）/571.1=17.1%；由此可见，倒无梁楼盖式底板的经济性优于普通梁板式。

上述都是从表中直接得出的结论，但倒无梁楼盖式底板相对于普通梁板结式底板的经济效益并不止于此，其还具有较大的间接效益。主要体现在施工方面，底板采用了无梁楼盖结构形式，不但节省砖模、人工挖土方及地下室室外防水做法等施工工序的工程量，还具有钢筋绑扎方便，设备安装方便等优点，从而大大地提高施工速度，缩短了工期，产生了较大的经济效益，与此同时也有效地节约社会资源。

6. 结论及建议

（1）通过对2种地下室底板的结构方案（倒无梁楼盖结构形式与普通梁板结构形式）的经济性以及间接效益的对比分析，一层地下室底板采用倒无梁楼盖结构形式节省用钢量33%、总造价17.1%，同时较大缩短了工期，产生较大的经济效益；因此，倒无梁楼盖结构形式底板的经济性明显优于普通梁板结构形式。

（2）随地下室层数的增加，水浮力与本例相差较多时，地下室底板结构形式的经济性能还待具体分析；因此，应做到具体项目具体分析，即使结构方案相同时，其具体构件尺寸等还是有待优化的，应尽量做到最大限度地节约社会资源。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）

[2]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

[3]建筑结构荷载规范（GB50009-2012）