胡曉亮

(甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院,甘肅 蘭州　730000)

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地下車庫的結(jié)構(gòu)平面實例分析

胡曉亮

(甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院,甘肅 蘭州730000)

摘要結(jié)合甘肅省天水市某地下車庫結(jié)構(gòu)平面布置工程實例,通過分析計算對比結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的兩個主要客觀指標(biāo):鋼筋工程量和混凝土工程量,證實主次梁結(jié)構(gòu)和主梁結(jié)構(gòu)兩者的綜合差距均在2%之內(nèi),實際在材料使用量上沒有本質(zhì)差別,對比無梁樓蓋,材料成本均增加60%以上,造價成本比無梁樓蓋結(jié)構(gòu)花費更高。證明無梁樓蓋結(jié)構(gòu)在整體經(jīng)濟(jì)效益上更占據(jù)優(yōu)勢,是設(shè)計中降低結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的可行途徑。計算對比結(jié)果也為今后地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計方案選擇提供了參考。

關(guān)鍵詞地下車庫;框架結(jié)構(gòu);無梁樓蓋

改革開放以來,中國國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入持續(xù)、穩(wěn)定、高速發(fā)展的新時期,高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使城市化進(jìn)程加快,城市化的高速發(fā)展使城市交通也逐步進(jìn)入黃金時期。近年來,隨著小型車輛保有量的不斷攀升,停車庫,特別是住宅小區(qū)內(nèi)部地下車庫的建設(shè)數(shù)量開始穩(wěn)定增長。地下車庫不占用地上空間,在平時和戰(zhàn)時使用上都可以服務(wù)于不同的功能,而此類建筑的功能特點使得框架結(jié)構(gòu)成為結(jié)構(gòu)方案的首選?？蚣芙Y(jié)構(gòu)平面布置靈活,適應(yīng)性強(qiáng),施工方便[1]。常見的框架布置分為井字梁(主次梁)布置形式及主梁布置形式。此外,無梁樓蓋結(jié)構(gòu)也在近年來地下車庫的設(shè)計中逐漸開始有規(guī)模的采用。

1結(jié)構(gòu)抗震計算算例

1.1工程概況

實例工程為某小區(qū)內(nèi)部地下車庫,位于甘肅省天水市麥積區(qū),已于2014年開工建設(shè)。地下室1層為車庫,連通小區(qū)內(nèi)部各單體高層住宅樓。車庫地下高度4.20 m,頂板1.50 m覆土,平面尺寸為133.00 m×60.00 m(平面最大尺寸),柱網(wǎng)跨距以8.40 m×8.40 m為主。場地抗震設(shè)防烈度為8°,設(shè)計基本地震加速度值為0.30 g;場地類別為Ⅱ類建筑場地;特征周期0.40 s。設(shè)計地震分組為第二組,抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。基本風(fēng)壓為0.35kN/m2,地面粗糙度均為B類?？拐鹪O(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類,框架抗震等級為二級。

1.2方案布置

在結(jié)構(gòu)平面布置中,結(jié)合使用功能采取框架梁板式結(jié)構(gòu),通?？刹捎萌鐖D1～圖3所示的共計三種結(jié)構(gòu)平面方案。

1.3結(jié)構(gòu)計算結(jié)果

結(jié)構(gòu)計算采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM(網(wǎng)絡(luò)板)2010系列軟件(V2.2版)。地震作用計算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和雙向地震作用,取三個振形計算,其中方案3采用等代框架法計算。

(1) 平面布置和截面設(shè)計方案1:采用井字網(wǎng)格布置主次梁,主梁截面(寬×高)0.40 m×1.00 m,次梁截面(寬×高)0.35 m×0.80 m,柱橫截面0.60 m×0.60 m,外墻厚度0.30 m,頂板板厚設(shè)計為0.25 m。詳細(xì)平面布置見圖1。

方案2:采用僅布置主梁,主梁截面(寬×高)0.40 m×1.00 m,柱橫截面0.60 m×0.60 m,外墻厚度0.30 m,頂板板厚設(shè)計為0.35 m。詳細(xì)平面布置見圖2。

方案3:采用無梁樓蓋,柱橫截面0.60 m×0.60 m,柱帽二階厚度分別為0.20 m、0.40 m(不計板厚),外墻厚度0.30 m,頂板板厚設(shè)計為0.40 m。詳細(xì)平面布置見圖3。

(2) 荷載取值恒荷載取值為覆土自重+頂板自重+面層做法荷載。

活荷載取值為無車道部分取5.00kN/m2,消防車道部分取用20.00kN/m2(方案2、方案3柱網(wǎng)取值大于6.00 m)及按覆土厚度折減35.00kN/m2(方案1柱網(wǎng)取值小于6.00 m)。

(3) 裂縫控制“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”規(guī)定的裂縫寬度按混凝土環(huán)境類別(室外,最低二a類)為0.000 20 m[3],由于車庫頂板部分對裂縫要求較高,車庫頂板結(jié)構(gòu)構(gòu)件均按0.000 20 m裂縫寬度控制設(shè)計。

(4) 軸壓比控制軸壓比的計算公式為

Uc=N/(Ac×Fc),

(1)

Uw=N/(Aw×Fc),

(2)

其中:Uc 、Uw 為柱和剪力墻的計算軸壓比;N 為控制軸壓比的公式;Ac 、Aw 為柱和剪力墻的截面面積;Fc為混凝土抗壓強(qiáng)度,軸壓比是體現(xiàn)墻柱抵抗重力荷載代表值作用下能力,對此《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[4]中有明確的規(guī)定:Uc ≤Ucf;Uw ≤Uwf。 Ucf 、Uwf 為柱和剪力墻的允許軸壓比。工程的適用允許軸壓比Ucf=0.75[4]。方案1底層Uc=0.73,方案2底層Uc=0.65,方案3底層Uc=0.62,各設(shè)計方案均滿足規(guī)范要求,方案3由于構(gòu)件數(shù)量最少,自重相對最輕,計算結(jié)果數(shù)值最小。

2經(jīng)濟(jì)效益比較

2.1主要結(jié)構(gòu)材料用量比較

統(tǒng)計計算采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM(網(wǎng)絡(luò)板)2010系列軟件(V2.2版)STAT-S工程量統(tǒng)計模塊簡略計算,鋼筋型號一律采用HRB400,混凝土等級一律采用C35(耐久性要求),各方案主體主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件(不涵蓋基礎(chǔ)部分和柱帽,柱墻相連區(qū)域柱鋼筋包含在墻部分中)工程量見表1(僅計入整數(shù)部分)。

方案1合計鋼筋工程量為596 274 kg,方案2合計鋼筋工程量為602 188 kg。方案3由于還設(shè)計有框架柱柱帽,粗略單獨統(tǒng)計鋼筋工程量為5 328 kg(構(gòu)造配筋),方案3合計鋼筋工程量為351 044 kg。

方案1合計混凝土工程量為4 124 m3,方案2合計混凝土工程量為4 056 m3。方案3由于還設(shè)計有框架柱柱帽,粗略單獨統(tǒng)計混凝土工程量為138 m3,方案3合計鋼筋工程量為4 007 m3。

2.2統(tǒng)計結(jié)果分析

(1)鋼筋工程量對比分析根據(jù)各方案的工程量統(tǒng)計,方案1對比方案2實際的差異只有0.99%,考慮到實際配筋和施工的誤差,實際上兩個方案在鋼筋工程量上沒有本質(zhì)差別。而方案1和方案2對比方案3則差異較大,分別增加了方案3的70%和71%的鋼筋工程量。方案3在鋼材的經(jīng)濟(jì)性上明顯占據(jù)優(yōu)勢。

(2)混凝土工程量對比分析根據(jù)各方案的工程量統(tǒng)計,方案1對比方案2實際的差異為1.67%,方案1對比方案3實際的差異為2.91%,方案2對比方案3實際的差異為1.22%,考慮到實際施工的誤差,實際上三個方案在混凝土工程量上也沒有較大的差別。但是方案3在混凝土的用量上仍然最小,但是對比其他方案優(yōu)勢很小。

(3)分析結(jié)論通過對比結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型的兩個主要指標(biāo):鋼筋工程量(含鋼量)和混凝土工程量,可以看到無梁樓蓋結(jié)構(gòu)(方案3)在整體經(jīng)濟(jì)效益上占據(jù)明顯優(yōu)勢,而主次梁結(jié)構(gòu)(方案1)和主梁結(jié)構(gòu)(方案2)兩者之間沒有顯著差距,在材料的造價成本上對比無梁樓蓋結(jié)構(gòu)(方案3)花費更高。

3結(jié)論

通過以上闡述和實例分析可以得到以下結(jié)論:

(1)從實際使用方面無梁樓蓋結(jié)構(gòu)較好地滿足了建筑使用功能上的要求,特別是能提供較大的建筑凈空,便于設(shè)備管道的布置與安裝,減少建筑層高。在地下結(jié)構(gòu)中采用,可以減少基礎(chǔ)埋深,減少基坑土方開挖和基坑支護(hù)費用,當(dāng)遇地下水位埋藏淺時,還可減少施工降水費用;

(2)從結(jié)構(gòu)傳力途徑方面來說,無梁樓蓋結(jié)構(gòu)豎向重力荷載直接由板傳到豎向受力構(gòu)件柱和墻,傳力路徑簡捷。并且無梁樓蓋結(jié)構(gòu)由于薄膜效應(yīng)的有利影響,實際承載力比計算值大得多(各國規(guī)范中均未考慮),在結(jié)構(gòu)使用上可靠性更好;

(3)從經(jīng)濟(jì)上考量,由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件更加簡化,實際的材料使用量對比框架結(jié)構(gòu)也更少。但是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)和經(jīng)驗上多年的沉淀使得框架設(shè)計方案在我國的地下車庫設(shè)計中仍然是主流,特別是樓板抗裂縫上技術(shù)和各項檢測已經(jīng)非常成熟;

(4)無梁樓蓋由于受力特點對樓蓋結(jié)構(gòu)的要求較高,現(xiàn)階段很多地區(qū)的施工企業(yè)還無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),施工技術(shù)還有待進(jìn)一步的發(fā)展,設(shè)計方案經(jīng)驗也較少。不過放眼未來,毫無疑問無梁樓蓋方案設(shè)計值得進(jìn)一步的推廣和使用。

參考文獻(xiàn):

[1]黃興棣,吳秀鳳,陳祖述.鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與實例[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1994.

[2]于振洲,金光豪.地下車庫無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)措施[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[5]李國勝.多高層建筑基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2011.

[6]李永康,馬國祝.PKPM2010結(jié)構(gòu)CAD軟件應(yīng)用與結(jié)構(gòu)設(shè)計實例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[7]李亞娥,王加祥,孫義勇,等.框架結(jié)構(gòu)不同剛度節(jié)點抗連續(xù)性倒塌性能分析[J].甘肅科學(xué)學(xué)報,2014,26(2):84-87.

[8]中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部.SATWE多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件用戶手冊及技術(shù)條件(2010版)[Z].北京:中國建筑科學(xué)研究院,2011.

[9]中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部.SLABCAD復(fù)雜樓板分析與設(shè)計軟件用戶手冊及技術(shù)條件(2010版)[Z].北京:中國建筑科學(xué)研究院,2011.

Instance Analysis on Structure of Underground Garage

Hu Xiaoliang

(Gansu Institute of Urban Planning and Design,Lanzhou 730000,China)

Key wordsUnderground garage;Frame structure;Flat slab

AbstractBy integrating engineering project of plane layout of structure of one underground garage in Tianshui City of Gansu Province,analyzing,calculating and comparing the two important objective indicators of structure economy which are reinforcement engineering quantity and concrete engineering quantity,it is verified that the comprehensive difference between main and secondary beam structure and main beam structure is within 2%,and the actual material usage amount has no essential distinction.Compared with flat slab,both material cost increases at least 60%,and its construction cost is higher.It indicates that flat slab has more advantages on the overall economic benefits,and is a workable approach for reducing structural economy indicators in design.The results of calculation and comparison have also provided references for the further structural design plans of underground garage.

doi:10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2016.03.020.

收稿日期:2015-05-26;修回日期:2015-07-03.

作者簡介:胡曉亮(1983-),男,甘肅蘭州人,結(jié)構(gòu)工程師,研究方向為多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計工作.E-mail:alanajuliust@hotmail.com.

中圖分類號:TU93

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1004-0366(2016)03-0093-04

引用格式:Hu Xiaoliang.Instance Analysis on Structure of Underground Garage[J].Journal of Gansu Sciences,2016,28(3):93-96.[胡曉亮.地下車庫的結(jié)構(gòu)平面實例分析[J].甘肅科學(xué)學(xué)報,2016,28(3):93-96.]