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地下车库的结构优化设计

2018年09月08日 热度:582 ℃

1. 车库轴网尺寸的比选:

  对于地下车库来说,柱网暨车位排布方案对工程造价有着非常重大的影响。目前工程中常见柱网一般为3车位,根据各地要求及项目定位的不同,开间为8.4米或8.1米不等。在停车效率相同的前提下,如果采用2车位的小面宽柱网,梁跨减小及其关联产生的连锁反应必然对结构经济性大有裨益。由此,对小柱网的可行性和经济性进行考量是非常必要的。

  以下对8.4mx6.0m跨度柱网(每柱网停3辆车,,简称“大柱网”)和5.6mx6.0m跨度柱网(每柱网停2辆车,,简称“小柱网”)进行建筑功能、结构经济性比较。两种方案单车位宽度均为2.6m,均取67.2mX55.8m相同面积的区域进行比较。可知:两种方案停车数量相同。即,在面积相同的情况下,两种方案布置的车位数非常接近,这一点在实施过的几个实际项目中也得到了印证。另外,经过对市场的调研发现:对于3车位柱网,客户通常优先选择靠柱的车位----因为在两侧有车的情况下,中间车位开门不便。由此可见,双车位柱网对建筑功能和终端销售无负面影响。

  在结构经济性方面,按相同的荷载工况对两种方案的地下室进行结构设计,以比较工程造价。顶板厚度均为200,顶板计1.5米覆土荷载,不考虑人防等效静载,桩基均采用预制方桩。5.6mx6.0m跨度小柱网由于跨度减小,不仅梁配筋可大幅减少且控制性梁高也可降低;层高可降低0.2m,墙柱等竖向构件的砼和钢筋用量均下降,并使土方开挖及围护费用得以降低;跨度减小同时使得底板和地梁钢筋、底板厚度均得以减小。柱数量虽增加,但由于截面尺寸小,柱单项造价与大柱网很接近。得出结论:5.6m双车位柱网在节省工程造价方面优势明显,对于钢筋、混凝土用量可节约10%左右,按地下室造价3000--3500元/平方估算,则每平方可节约300余元,值得向建设单位推广。

  与上述情况类似,在比较了不同跨度的柱网后发现,在不影响停车位数量的前提下,矩形柱网优于正方形柱网,且柱网尺寸越小,结构的经济性指标越好。另外,也需从有利于建筑和设备专业实现使用功能着想,力求与其他专业达到和谐共赢。

  对于桩基造价,根据土质及桩基选型的差异会互有高低。但总体而言,建筑面积及荷载总量相同,桩数及造价必然基本接近。

2.结构布置形式的选用及比较

  地下车库顶板、顶梁的造价在约占整个车库结构造价的40%左右,因此选取合理的结构梁板布置形式非常重要。常见的次梁布置形式有“十字形”、“两横两纵”、“两横一纵”、“单向双纵”、“单向纵梁”,前两者常用于正方形柱网,后三者常用于矩形柱网;此外“主梁大板(无次梁)”等形式也常被设计人员所采用。对上文所列大小柱网采取不同的梁板布置形式.

  经过对比发现,主梁大板(无次梁)的形式造价最高,井字梁(含十字型或两横一纵、两横两纵等)的形式造价居其次,而单向布梁的形式结构用材最省。因此,在地下室顶板设计中推荐采用单向布梁的方式,此时X向框架主梁为控制性要素,可设置梁底加腋等措施控制其梁截面和配筋率。

3.主要参数的合理选用

  在选定经济合理的结构布置的同时,应精确控制各项技术参数、覆土厚度及荷载;严格控制计算程序中所取的各类参数值,不盲目放大,以确保满足计算又经济合理的含钢量。在地下车库设计中,对结构经济性影响较大的主要参数有:

  2) 抗浮水位的选取:确定抗浮水位时,应考虑周边场地、道路标高的影响。尤其是场地周边存在较大高差时,水位的选取应既合情又合理,此类情况建议分段考虑水位。如,某项目场地及周边市政道路为北高南低,南北高差达2.5米,经过与地勘单位、建设单位和相关专家研究确定,以水平长度20~30米分段,各区段抗浮水位按阶梯式变化取值,在确保安全的情况下也实现了良好的经济性。

4.地下车库含钢量、含混凝土量的常规控制指标及规律

  笔者统计了地下车库结构含钢量,含混凝土量的常规指标。

  经计算统计,不同类型地下室车库经济性指标存在着一定的变化规律。在荷载取值相同的情况下,大柱网比小柱网钢筋含量高30 kg/m2,混凝土含量高0.25 m3/m2;抗震等级每增加一个等级,钢筋含量增加10 kg/m2,混凝土含量无变化;人防地下室比普通地下室钢筋含量高30 kg/m2,混凝土含量高0.25 m3/m2;二层地下室比一层地下室钢筋含量少30 kg/m2,混凝土含量少0.25 m3/m2。

5.结语

  结构专业在前期方案、结构体系等基础性问题上应主动提前介入,与建筑、设备等相关专业协调,充分考虑,尽量提出有利于达成经济性指标的方案,否则建筑方案确定后,土建造价的基数就已大致定型,施工图阶段再想调整为时已晚;在初步设计阶段,应对梁板布置等进行多方案比选,做到心中有数,为施工图设计奠定基础、指明方向;施工图阶段计算配筋时则应按实取用荷载,合理选用参数,于细处挖潜,不盲目放大配筋;而附属构件或构造性钢筋可以尽量取低限,合理配置有限的资源,力求将“好钢用在刀刃上“。

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