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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源,也能够给业主带来更可观
2、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,场地类别:III类,特征周期Tg=0.45s。,建筑抗
3、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3.6-0.85-0.5=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
4、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=|-5.000-0.8+0.7|10=51.00 kN/m2 2、抗浮力: (1)、顶板
5、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/m2 W/F=49.35/51.00=0.97 1.05,不满足抗浮要求。,如顶板结构采用预应力混凝土无梁楼盖(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,
6、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H3=-4.700m,设防水位标高Hw=-0.700m;(室外地坪以下500) 地下室柱网为
7、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/m2 2、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+0.3023=19.40 kN/m2 (3)、覆土重量:Go=do=1.20018
8、=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/m2 W/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1
9、4跨、南北4跨、面积约3204的范围进行计算对比,结果见下表:,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。,表3钢筋造价对比表,表4混凝土造价对比表,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
10、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280Mx0.3M=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
11、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),
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