小区地下车库无梁楼盖方案比选与设计建议_王川.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 4 期 2023 年 2 月Vol.54 No.4 Feb.2023388小区地下车库无梁楼盖方案比选与设计建议王 川（北京市建筑工程设计有限责任公司，100032，北京）摘要：通过某两限房工程，对地下车库的无梁楼盖及梁板结构（主梁+大板）两种楼盖结构形式进行经济性对比，计算出两种结构形式的构件尺寸和层高差异，统计出了两种楼盖体系的综合经济指标差异，得出无梁楼盖体系经济性优于主梁加大板体系的结论。对地下车库无梁楼盖结构设计中的问题进行了总结与归纳，对如何考虑水平地震力对无梁楼盖的影响、是否应该设置暗梁、如何按照 GB 500112010建筑抗震设计规范进行防脱落验算、无梁楼盖设计说明中应增加的特殊要求等问题提出具体的设计建议。关键词：无梁楼盖；经济性；抗震设计中图分类号：TU 74 文献标志码：A 文章编号：10004726(2023)04038804THE sElEcTioN oF sTrucTurE AND DEsiGN suGGEsTioNs oN FlAT-slAB Floor sTrucTurE oF uNDErGrouND GArAGEWAnG Chuan（Beijing Architectural&Engineering Design Co.,Ltd.,100032,Beijing,China）Abstract:In this paper,the economic comparison is made of two types of floor structure between the flat-slab floor structure and the beam plate structure in the underground garage,taking a two-limit house as an example.The measurements of components and the height difference are calculated between the two structural forms,and the differences in comprehensive economic indicators of the two floor systems is analyzed.It is concluded that the flat-slab floor is better than the beam plate structure economically.The problems in the structural design of the flat-slab floor in the underground garage are summarized.Some specific design suggestions are put forward for a series of problems,such as how to consider the influence of horizontal seismic force on the flat-slab floor,whether to install inner beams,how to check the anti-falling calculation according to the GB 500112010 Code for Seismic Design of Building,and the special requirements should be added in the design notes.Keywords:flat-slab floor;economical efficiency;seismic design 近年来，城市中各个新建小区，为了保证绿化率、停车位配比，配建人防面积以及地上人车分流提高建筑品质的需要，均建造与主楼连为一体的大型地下车库，通常为地下 1 层或 2 层。由于拿地等成本高涨，建设单位对建安成本控制越来越重视，地下车库造价约占整个项目造价的10%20%1，所以地下车库选择合理的楼盖结构形式，实现降低工程造价的目的，已成为此类工程设计过程中的重要内容。通过方案阶段对无梁楼盖与梁板结构（主梁+大板）两种结构形式的综合经济性进行对比，对无梁楼盖设计中的几个具体问题及审图中提出的典型问题进行总结，对无梁楼盖进行抗震设计提出了设计 建议。1 楼盖结构形式经济性比选1.1 工程概况本项目总建筑面积 71 067 m2，其中地上建筑面积为 50 000 m2，地下建筑面积为 21 067 m2。两限房总住宅户数为756户，停车位数为378个，车位配比为0.5辆车/户，地上部分由 3 栋高层剪力墙住宅组成，地下部分为 2 层地下车库，地下 1 层为车库，地下 2 层平时为车库，战时为甲类六级人员掩蔽。标准柱网尺寸为 7.9 m7.9 m，柱子尺寸为 600 mm600 mm，地下1层顶板覆土厚度为1.8 m，工程平面如图1所示。1.2 两种地下车库结构经济性对比本项目在相同的设计条件下，对无梁楼盖结构及梁板结构（主梁+大板）的综合经济性进行对比分析，最后选取较经济的方案进行后续设计。主要设计参数：抗震设防烈度 8 度，设计基本地震加速度 0.2 g。设计地震分组：第一组；建筑场地类别：II 类；抗震等级：三级。梁板式采用 PKPM 建模计算，无梁楼收稿日期：20221210作者简介：王川（1982），男，山东烟台人，高级工程师，e-mail:.2023 年 2 月389王川：小区地下车库无梁楼盖方案比选与设计建议图 1 工程平面示意盖采用PKPMSLABCAD模块进行计算，理正工具箱无梁楼盖等代框架模块进行手算复核。1.2.1 车库层高比较根据试算，两种结构方案的构件尺寸见表 1。表 1 构件尺寸 m 结构类型构件类型构件尺寸(1.8 m 覆土)构件尺寸（中间层无覆土）人防非人防梁板结构板厚300250200主梁高500900400800400650无梁楼盖结构板厚300300250托板尺寸3 5003 500 3 0003 0002 0002 000柱帽厚750600400根据试算结果，减去各设备专业需要的高度，保证 2 200 mm 的建筑净高，得出两种方案的地下车库建筑最小高度如下。采用梁板结构（主梁+大板），最小高度为7 550 mm（地下 1 层+地下 2 层），如图 2 所示。9008507 9007 9002 2002 2003 8003 750900800400400水专业管线水专业管线电缆桥架电缆桥架风管风管消防喷淋消防喷淋图 2 主梁大板结构层高示意采用无梁楼盖结构，最小高度为 6 950 mm（地下1 层+地下 2 层），如图 3 所示。两种结构形式层高差为 600 mm。750电缆桥架电缆桥架风管风管水专业管线水专业管线7 9007 9002 2002 2003 4503 500300450400300650图 3 无梁楼盖结构层高示意结论：地下车库采用无梁楼盖结构层高可降低600 mm，即可减少开挖深度 0.6 m。1.2.2 钢筋、混凝土综合造价比较根据试算结果，对两个方案的钢筋用量及混凝土用量分别进行计算和统计，并进行了经济性对比分析，按当地价格，混凝土单价为 450 元/m3，钢筋单价为4 800 元/t，为了更好地对两个结构的综合经济性进行比较，通过查阅文献，层高每减少 100 mm，地下室综合成本可节约 30 元/m2，层高变化对综合造价的影响，计算结果见表 2、表 3。表 2 1.8 m 覆土层经济性比较（地下 1 层顶板）结构形式钢筋/（kg/m2）混凝土/（kg/m2）层高综合造价/（元/m2）总成本/（元/m2）梁板结构57.50.37105547.5无梁楼盖58.30.350437.3差额为 110.20 元/m2。表 3 中间层人防区域经济性比较（地下 2 层顶板）结构形式钢筋/（kg/m2）混凝土/（kg/m2）层高综合造价/（元/m2）总成本/（元/m2）梁板结构480.375440无梁楼盖550.320408差额为 32 元/m2。结论：无梁楼盖结构形式综合经济造价相对梁板结构（主梁+大板）结构形式每平方米节省造价142.20 元/m2。1.2.3 比选结果根据对比结果，本工程中无梁楼盖结构方案因跨中板带可进行较灵活的设备管线布置，因此具有较好的层高优势，不考虑层高对地下室综合造价的影响时，两种方案的建筑材料用量基本一致，但无梁楼盖方案模板搭设简便，钢筋加工及绑扎方便，可大幅提高施工效率，缩短工期，节省时间成本。考虑层高对地下室综合造价的影响时，无梁楼盖结构方案可减少开挖建 筑 技 术第 54 卷第 4 期390深度 0.6 m，经济性优势更加突显，因此,经过综合比对，本项目最终采用无梁楼盖结构方案进行设计。2 无梁楼盖设计要点近年来，各地对无梁楼盖的审查要求越来越严格，各设计单位对如何做好地下结构的抗震设计越来越重视，通过本工程地下车库无梁楼盖的设计，对地下车库无梁楼盖抗震设计给出了一些建议。2.1 如何考虑水平地震作用对无梁楼盖的影响常规算法是在 SATWE 中按虚梁建模：然后导入SLABCAD 进行无梁楼盖有限元计算，因为在传统的SATWE 模块中，楼板并未参与整体计算，所以该方法仅能考虑竖向荷载对无梁楼盖的影响，水平荷载并不能参与后续的计算。当需要考虑水平地震力对无梁楼盖的影响时，需要在 SATWE 建模时用宽扁梁模拟板带，楼板是用宽扁梁模拟，因此 SATWE 中可准确计算出水平地震力对其产生的作用。而且，程序可把 SATWE 中计算得到的水平荷载工况传到 SLABCAD 中，与竖向荷载进行相应的组合。本工程经对比，考虑水平地震的影响，无梁楼盖计算数值在个别区域会增大 8%左右。用此方式建模时，特别注意不要勾选自动计算板重，勾选造成重复计算跨中板带相交区域的荷载，地震作用时，竖向荷载和地震力均会被放大，造成不必要的浪费。2.2 关于是否设置暗梁的问题GB 500112010 建筑抗震设计规范2规定：“无柱帽平板应在柱上板带中设构造暗梁,暗梁宽度可取柱宽及柱两侧各不大于 1.5 倍板厚”。GB 500102010混凝土设计规范3规定：“无柱帽平板宜在柱上板带中设构造暗梁,暗梁宽度可取柱宽加柱两侧各不大于 1.5 倍板厚”。根据以上规范条文，因有“无柱帽平板”定语在前，因此许多设计师在设计无梁楼盖时常因带有柱帽而不设置构造暗梁，考虑到板柱节点的重要性以及有柱帽平板的荷载比无柱帽平板的荷载要大许多，以及防连续倒塌设计的要求，应该设置构造暗梁。2018 年 2 月 27 日，国家发布住房和城乡建设部办公厅关于加强地下室无梁楼盖工程质量安全管理的通知，明确提出无梁楼盖设计需要采取设置暗梁等构造措施，提高结构的整体安全性。2.3 关于防脱落验算的改进GB 500112010建筑抗震设计规范规定，板底连续钢筋截面总面积，应大于重力荷载代表值作用下的柱轴压力设计值与楼板钢筋抗拉强度的比值，此条核心为防脱落验算，仅适用于无柱帽且无构造暗梁情况，因无柱帽板柱抗震墙结构荷载较小，适当放大楼板纵筋，可满足此条规定，设置了暗梁且有柱帽的地下车库无梁楼盖体系，因有覆土，荷载较大，根本通不过此条验算，当设计人或审图单位认为此种情况也确有必要进行防脱验算时，可按下列方式进行验算，由图 4 可知，在防脱落验算时，柱的有效宽度可取：柱宽+2 倍托板厚度，此宽度范围内的下铁均可考虑，当设置了构造暗梁时，由于暗梁箍筋可限制上铁的剥落，因此防脱落验算时也可考虑暗梁范围内的板带上铁，将暗梁宽度取为柱的有效宽度。根据规范要求，暗梁上铁按柱上板带总配筋量的 50%配置,暗梁下铁按暗梁上铁的 50%配置，则在柱有效宽度范围内,可用于防脱落验算的钢筋面积为 1.50.5A（