某人防地下室顶板结构方案技术分析及经济分析

文/崔孟龙、王胜 中建三局集团有限公司人防与地下空间设计院 湖北 武汉 430070

某人防地下室顶板结构方案技术分析及经济分析

文/崔孟龙、王胜 中建三局集团有限公司人防与地下空间设计院 湖北 武汉 430070

众所周知，多层和高层钢筋混凝土结构中，楼盖结构的材料用量占整个结构材料用量的30%到40%，而人防地下室楼盖由于要承受较大荷载，其材料用量在整个结构中所占的比例会更高。楼盖结构造价的节省，无疑会带来很大的经济效益和社会效益。以武汉某人防地下室顶板结构为例，对人防地下室顶板的几种结构形式进行技术分析和经济分析比较。

人防地下室；顶板结构形式；梁板结构+十字次梁；梁板结构+井字次梁；梁板结构+大板；经济比较

1.工程概况

本工程位于武汉市，为附建式的甲类6级人防地下室，地下室总面积67219平方米，人防位于地下二层，人防面积为19497平方米，平时功能为汽车库，战时功能为二等人员掩蔽部。塔楼外区域柱网均为8.4米x8.4米，顶板上部为50mm素混凝土找平层。因本工程人防设计介入时，建设方设计部已确定人防顶板结构形式为梁板结构+井字次梁，且基坑大部已开挖至设计标高。

2.人防地下室顶板常用结构形式及技术特性

2.1人防地下室顶板常用的结构形式

钢筋混凝土结构常用的楼盖结构，按结构受力有：梁板结构 （大板楼盖、主次梁楼盖，井字梁楼盖）、平板结构 （无梁楼盖、双向密肋楼盖 ）；按施工方法有：

现浇楼盖 （空心楼盖、实心楼盖 ），预制装配式楼盖，装配式整体楼盖；按预加应力有：预应力楼盖和非预应力楼盖。

人防地下室顶板常用的结构形式大部分为梁板结构，也有部分采用无梁楼盖及双向密肋楼盖，近年来也有不少空心楼盖。而本文主要比较的是在人防中比较常用的几种楼盖形式如：

梁板结构+井字次梁、梁板结构+十字次梁、梁板结构+大板、无梁楼盖、双向密肋楼盖

2.2各种楼盖形式的结构技术特性

基于以上分析，针对本项目具体情况无梁楼盖与密肋楼盖相对于梁板结构

已无优势可言，故本文重点对梁板结构的三种布置形式进行经济性比较及技术分析。

楼盖形式的结构技术特性对比 表（一）

3.人防楼盖选型及经济性分析

3.1研究对象

因本工程塔楼外区域柱网均为8.4米x8.4米，柱网规则且楼盖体系受荷单一，为便于进行楼盖的经济性对比分析，计算模型选取柱网为8.4米x8.4米，X、Y方向各五跨，以此范围的计算结果作为研究对象。本工程恒载取值为2.0KPa（板自重软件自动计算），活载取值4.0KPa，战时人防荷载取值均为55KPa。框架柱尺寸为600mm x600mm，混凝土标号均为C 35，梁板配筋均采用HRB400，计算软件采用PKPM 2010。

3.2楼盖选型

根据反复试算，在满足主梁梁高一致的条件下，调整次梁截面尺寸及板厚使三种楼盖选型的配筋处于合理的范围，根据计算结果进行配筋设计（梁板配筋见下图）。

因本工程为甲类6级人防地下室，顶板防护厚度不小于250mm，故梁板结构+井字次梁、梁板结构+十字次梁楼盖选型中板厚取值均为250mm，混凝土标号均为C 35，板最小配筋率为0.25，配筋均为构造配筋；楼盖选型为梁板结构+大板，板厚为300mm，在考虑再满足相关规范要求，又尽可能的降低含钢量，提高设计的合理性，在板配筋中采取通筋+支座附加筋的配筋方式（通长钢筋与支座附加钢筋交错布置）。

方案一：梁板结构（+井字次梁）

方案二：梁板结构（+十字次梁）

方案三：梁板结构（+大板）

3.3 技术经济性分析

建设方成本部在2013年10月根据当时的混凝土、模板、钢筋的价格（含制作加工等费用），对以上三种方案进行了成本测算，测算结果见下表：

人防顶板单方经济指标对比（面积均为1724㎡） 表（二）

由表（二）可知，针对本项目而言方案三梁板结构（+大板）楼盖选型最经济。由于人防地下室在战时荷载组合下不考虑裂缝，且本项目由战时荷载组合起控制作用，故本楼盖配筋不以裂缝控制，故要充分发挥梁板的结构强度。由三个方案配筋设计图中可知，方案一梁板结构（+井字次梁）与方案二梁板结构（+十字次梁），板配筋完全一致，均为构造配筋，故方案一即梁板结构（+井字次梁）板强度利用率过低，选型明显不合理。方案二与方案三比较，方案二板为构造配筋，板强度利用率相对较低，梁板强度均未得到充分的发挥，而方案三梁板强度利用率则相对比较理想，经济效果明显，且便于施工。最终建设方经过比较采纳了我院的建议，选择了方案三即梁板结构（+大板）的结构形式。

4.结论

在现代建筑地下车库建设过程中，国家要求节能、环保，建设方要求安全、经济，这就要求我们设计师要合理的进行结构选型，在设计过程中在满足规范的前提下，具体工程具体对待，有意识的多做些对比分析。而在人防工程中，人防顶板一般都比较厚，在选型过程中要充分考虑人防顶板的结构强度，提高人防顶板结构强度的利用率，做到安全经济，便于施工。当然由于本项目的特殊性，本项目仅比较了梁板结构的不同类型，而在实际工程中我们要敢于尝试、勇于尝试不同的楼盖形式，如无梁楼盖、密肋楼盖、空心楼盖等等，整体考虑不同的楼盖形式对整个项目的影响，做好对比分析，优中选优，尽可能的做到设计的经济合理性。

1.中国建筑设计研究院.人民防空地下室设计规范（GB 50038-2005） ［S］.北京：中国标准出版社. 2005

2.中国建筑设计研究院.混凝士结构设计规范（GB50010-2010） ［S］.北京：中国建筑工业出版社.2010

3.北京市建筑设计标准化办公室.防空地下室设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社. 2008

4.中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版）.北京：中国计划出版社. 2009

5.中国有色工程有限公司.混凝土结构构造手册（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社. 2012

崔孟龙（1981-）男 河南南阳人。汉族。本科。现任职于中建三局集团有限公司人防与地下空间设计院，一级注册防护工程师（结构）；王胜（1972-）男 湖北黄石人。汉族。本科。现任职于中建三局集团有限公司人防与地下空间设计院，高级工程师。