人防地下室不同楼盖形式经济对比分析

高 莹

(广州市人防建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510500)



人防地下室不同楼盖形式经济对比分析

高 莹

(广州市人防建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510500)

通过选用六种楼盖结构形式对人防地下室顶板进行计算，从钢筋混凝土用量、结构净高、钢筋混凝土总造价等方面，对比分析了各方案的优缺点，最后得出最经济的结构方案，为人防地下室顶板结构选型提供参考。

人防地下室，楼盖，钢筋，混凝土

0 引言

人防地下室是一种在战时可以保护生命财产安全的地下防护建筑物。随着经济的高速发展，城市建设对地下空间的要求越来越高，由于人防地下室工程造价较高，在当前我国经济不断发展的大环境下，以最少的投资产生最大的经济效益是绝大多数建筑开发商的必然追求，如何在保证结构安全的前提下，节约工程建设成本，一直是工程技术人员不断努力的目标。作为结构设计人员，结构设计是否合理是决定工程建设项目投资效益的重要环节之一。因此人防地下室的经济性设计应受到重视。人防地下室设计中采用何种楼盖形式是影响人防地下室整体经济性的一个关键因素，而何种楼盖结构方案最为经济，目前观点较多。因此本文对人防地下室顶板分别采用十字梁楼盖、单向板楼盖、井字梁楼盖、大板楼盖、无梁楼盖及空心楼盖进行计算，对比不同楼盖形式的梁板钢筋含量、混凝土用量、钢筋造价、混凝土造价以及钢筋混凝土总造价，得出最经济的楼盖形式以供参考。

1 楼盖结构形式选择

人防地下室顶板楼盖形式主要有梁板式楼盖和无梁楼盖形式。梁板式结构工艺成熟、整体性好，各个构件传力明确，但结构层高较高且模板制作复杂。而无梁楼盖可以减少层高，施工方便，工期短，但是对于顶板标高变化较多，柱网区格内长短跨之比大于1.5，且柱网两个方向少于三跨时[3]，不宜选用无梁楼盖。虽然空心楼板具有自重轻的优点，但对于有覆土的露天顶板其防水性不好。

人防地下室顶板主要承受楼面恒载，人防荷载，战时不拆迁的固定设备，有覆土的顶板，除覆土荷载外，还需考虑消防车荷载。人防荷载只与静荷载同时组合，不与活载组合。且常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载均按一次作用考虑。进行人防顶板计算时，板的允许延性比按3.0考虑。

计算条件:选取双向5跨单层结构作为计算模型，层高为3.9 m，柱跨8.1 m×8.1 m，抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅰ类，框架抗震等级为三级, 混凝土等级为C35，钢筋为HRB400，考虑到核6常6 级在人防地下室应用较多，本文人防荷载按6级考虑。根据人防规范[1]，人防顶板最小厚度要求200 mm，对于有覆土的顶板满足防水要求不小于250 mm；最小配筋率为0.25%，其中无梁楼盖板配筋率不应小于0.3%，人防荷载作用下材料综合调整系数，钢筋为1.35，混凝土为1.5。选取以下几种楼盖形式用盈建科软件进行计算分析比较，得到各楼盖体系经济技术指标，各楼盖梁板等计算参数详见表1。

2 各楼盖材料用量及结构净高对比分析

表1 人防地下室各楼盖梁板计算参数 mm

经计算分析，得到各楼盖的梁板构件混凝土用量、钢筋用量、结构净高和材料造价，详见表2。

通过对比分析，由表2可知：

1)混凝土用量最少的楼盖形式是十字梁，混凝土用量最多的楼盖形式是无梁楼盖。由于十字梁和单向板板厚较薄，次梁比井字梁楼盖少，所以混凝土用量最少；反之，无梁楼盖和大板楼盖较厚，混凝土用量最多。

表2 各楼盖材料用量、结构净高和造价

2)从各楼盖钢筋用量来看，空心楼盖的钢筋用量是最少的，其次为无梁楼盖，单向板，大板楼盖，十字梁，钢筋用量最多的楼盖形式是井字梁结构。由于空心楼盖中间采用空心模盒，减少了混凝土用量，即减轻了结构自重，再加上板较厚，板的整体刚度增大，所以最终板的钢筋用量较少。而井字梁板厚200 mm，两道次梁，顶板配筋由最小配筋率控制，顶板厚度未得到充分发挥，因此钢筋用量较大。

3)从各楼盖结构净高来看，节省结构层高最多的是无梁楼板，其次是空心楼板，大板楼盖，井字梁，十字梁，结构净高最矮的楼盖形式是单向板。梁板式结构层高由梁高控制，故结构净高较矮；无梁楼盖和空心楼盖层高由板厚控制，故结构净高占优势。

4)从钢筋和混凝土用量的总造价分析，空心楼盖的钢筋用量是最少的，单向板和十字梁造价相差不大，其次为无梁楼盖，大板楼盖，钢筋用量最多的楼盖形式是井字梁结构。钢筋单价较高，故含钢量高的结构方案钢筋混凝土总造价越高。

通过对以上钢筋、混凝土用量及结构净高和钢筋混凝土总造价这四个指标分析，空心楼盖和无梁楼盖的综合经济性相比其他楼盖形式更优，可作为人防地下室顶板结构方案的首选。但是选择顶板楼盖形式时还需要综合考虑其他因素选择最合理的方案，如：1)当人防地下室平时为机械停车库时，不宜采用空心楼盖形式。因为空心楼盖上翼缘比较薄，很难固定化学锚栓[2]。2)当顶板标高变化较多，柱网区格内长短跨之比大于1.5，且柱网两个方向少于3跨时，不宜采用无梁楼盖[3]。3)空心楼盖施工时芯模容易上浮移位，且板容易开裂，当人防地下室为首层顶板时，不宜采用空心楼盖。4)梁板式结构整体刚度好，变形小，使用范围广，但层高受限时，不宜考虑。5)无梁楼盖模板简单，施工速度快，减少了模板损耗及支拆模的人工成本。6)根据建筑抗震设计规范第 6.1.14 条和高层建筑混凝土结构技术规程中第3.6.3 条[4，5]：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室在地上结构的相关范围的顶板应采用梁板式结构，若地下室顶板作为上部结构嵌固端 ，需外扩3跨且不少20 m。7)从建筑功能方面考虑，无梁楼盖不需要吊顶抹灰，平滑的板底可改善通风条件。空心楼盖因空腔结构具有良好的保温和隔音效果。

3 结语

通过对六种楼盖形式比较分析，人防地下室采用空心楼盖在降低层高和用钢量方面有明显优势，但空心楼板容易开裂，且计算机应用方面还不够成熟，施工时需要专业人员配合且芯模容易上浮影响施工质量，芯模产品多样化且无统一标准，芯模价格不太经济，因此空心楼盖应用上很多甲方不认可故无法实施。无梁楼盖虽然材料总造价高于十字梁，但是无梁楼盖对于减小结构层高最为明显，而层高和埋深是决定土建造价的关键因素之一，层高减小，结构总埋深和竖向构件高度也减小，基坑开挖的土方量也会减少，底板的抗浮水头也会减小，整个工程造价都会减少。所以无梁楼盖在结构选型中可以优先考虑。井字梁楼盖形式通常顶板配筋由最小配筋率控制，使得顶板厚度未得到充分发挥，因此不建议采用此方案。十字梁和单向板楼盖虽然造价不相上下，但是十字梁楼盖减少层高更优于单向板楼盖。

[1] GB 50038—2005,人民防空地下室设计规范[S].

[2] 郝 鹏.现浇钢筋混凝土空心楼盖的优缺点[J].山西建筑，2011，37(5)：43-44.

[3] 全国民用建筑工程设计技术措施——防空地下室[Z].2009.

[4] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[5] JGJ 3—2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

Economic comparison analysis of different civil defense basement floor systems

Gao Ying

(GuangzhouCivilDefenseBuildingDesignAcademyCo.,Ltd,Guangzhou510500,China)

Through selecting six kinds of floor system structure forms, the article calculates civil defense basement floor, comparatively analyzes their merits and defects from aspects of steel reinforced concrete dosage, structural height and total steel reinforced concrete cost, and finally draws optimal economic structural scheme, which has provided some guidance for civil defense basement floor structure selection.

civil defense basement, floor system, steel, concrete

1009-6825(2017)15-0023-02

2017-03-07

高 莹(1984- )，女，硕士，工程师

TU352.1

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