地庫優(yōu)化比較選項(整理歸檔)-2015.009-終

1、地下車庫結(jié)構(gòu)用鋼量設(shè)計優(yōu)化方案研究地下車庫結(jié)構(gòu)用鋼量設(shè)計優(yōu)化方案研究上海中森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司2014年12月目錄一、前言11.1 背景11.2 精細化設(shè)計的意義：2二、 優(yōu)化設(shè)計目標2三、影響地下車庫成本與用鋼量的因素31. 地庫頂板面覆土厚度32. 地庫柱網(wǎng)33. 地庫頂板結(jié)構(gòu)布置形式34. 地下車庫層高及設(shè)備管線高度3四、地下車庫建筑與結(jié)構(gòu)方案選型51. 基本條件52. 荷載條件63. 柱網(wǎng)跨距64. 地庫建筑平面圖75.停車指標：116.通風機房布置圖117. 地庫剖面及結(jié)構(gòu)層高138. 地庫頂板結(jié)構(gòu)布置形式159. 側(cè)墻1510. 基礎(chǔ)15五、頂板的優(yōu)化分析165.1 大柱網(wǎng)

2、的頂板優(yōu)化分析165.1.1 井字梁布置的頂板優(yōu)化分析：165.1.2 十字梁布置的頂板優(yōu)化分析：185.1.3 無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析： a. 柱帽類型說明215.1.4 大柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比較285.2 大小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析295.2.1 單向梁布置的頂板優(yōu)化分析305.2.2 框架梁+大板布置的頂板優(yōu)化分析325.2.3 無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析355.2.4 大小柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比較445.3 小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析455.3.1 框架梁+大板的頂板優(yōu)化分析455.3.2 無梁樓蓋的頂板優(yōu)化分析475.3.3.小柱網(wǎng)兩種梁板布置形式的用鋼量比較52六、地庫外墻的優(yōu)

3、化分析536.1 擋土墻荷載536.2 計算模型536.3 擋土墻配筋546.4 配筋表546.5 每延米配筋量及混凝土量556.6 結(jié)論57七、樁基和基礎(chǔ)的優(yōu)化分析587.1 地庫基礎(chǔ)底板的優(yōu)化分析587.1.1 各種柱網(wǎng)底板的方案比較587.1.2 基礎(chǔ)含鋼量統(tǒng)計647.1.3 結(jié)論647.2 地庫樁基的優(yōu)化分析657.2.1 各種柱網(wǎng)樁型及數(shù)量的比較657.2.2 小結(jié)66八、優(yōu)化分析匯總與總結(jié)67九、地庫優(yōu)化用鋼量的建議與措施701. 地庫頂板優(yōu)化的建議與措施：702. 地庫底板優(yōu)化的建議和措施：713. 外墻配筋優(yōu)化方案：714. 汽車坡道優(yōu)化的建議和措施：725地庫樁基承臺優(yōu)化的建

4、議和措施：72十、結(jié)語7374一、前言1.1 背景由于建造地下建筑時要考慮防水、防災減災、人防、以及作為上部建筑的基礎(chǔ)和嵌固端等因素，其建設(shè)成本常常較地上建筑高，其設(shè)計的合理、正確與否，直接影響結(jié)構(gòu)安全和工程造價。然而現(xiàn)階段地庫結(jié)構(gòu)設(shè)計混亂、每平米材料用量差別較大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：方案設(shè)計方面：建筑方案布置不合理；車道位置布置未經(jīng)過優(yōu)化；嵌入式地庫與非嵌入式地庫未經(jīng)過分析比較；柱網(wǎng)布置未經(jīng)過擴初經(jīng)濟性分析等。設(shè)計院方面：現(xiàn)階段各設(shè)計院設(shè)計水平參差不齊；設(shè)計人員水平有差異；個別設(shè)計師對規(guī)范掌握不透徹，一味的追求安全，人為放大配筋，殊不知有時候放大反而不安全；有的設(shè)計院雖然對車庫進行了經(jīng)濟

5、性比較，但是比較過程中人為的傾向某一類結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，未能從整個項目的角度，全面地對結(jié)構(gòu)方案進行經(jīng)濟性優(yōu)化比較。設(shè)計軟件方面：市場上的一些主流結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件在使用過程中暴露出諸多缺點，得出的部分數(shù)據(jù)結(jié)果不盡合理，未能真正反映結(jié)構(gòu)的實際情況，需要對分析結(jié)果進行較多的人為干預。受限于設(shè)計人員對軟件理解的差異，未能對設(shè)計結(jié)果進行正確解讀，無形中增加了結(jié)構(gòu)工程的造價。施工單位方面：有的施工單位讀圖能力較弱，無法正確理解設(shè)計單位意圖，且在施工過程中以趕工期等名義，有意無意地以自身利益出發(fā)，擅自不按設(shè)計圖紙進行施工，而對工程質(zhì)量缺陷及造價增加采取縱容的態(tài)度。造價單位方面：造價預算人員對施工圖紙理解不到位；不熟

6、悉結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法；鋼筋測算精度不夠，漏項、增項問題嚴重，造成測算不準等問題。開發(fā)商方面：有的開發(fā)商在施工過程中仍對設(shè)計方案進行調(diào)整，造成邊施工、邊調(diào)整方案、邊設(shè)計的局面，人為造成土建費用上升。 1.2 精細化設(shè)計的意義：近年來，由于土地價格不斷上漲，使得開發(fā)商的建筑總成本在不斷地增加，這就給開發(fā)商的成本控制帶來了極大壓力；同時，由于人們對生活環(huán)境和居住條件的要求在不斷提高，所以對建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就在不斷提高，開發(fā)商只有不斷尋求新的手段才能滿足消費者的需求，因此降低工程造價就成為開發(fā)商重要的追求目標， 1）結(jié)構(gòu)精細化設(shè)計并不是單純的挑毛病，而是通過交流、學習好的經(jīng)驗和做法，找到更為合理、經(jīng)濟的

7、設(shè)計方案，來提高有限空間的利用率，使有限的資源發(fā)揮更大的作用。2）地下車庫由于建筑面積較大，所耗費建筑材料較多，相應的建設(shè)造價也就很高，一般地下車庫的造價占小區(qū)總建設(shè)造價7%21%的比重。從經(jīng)濟性的角度而言，有必要采用優(yōu)化設(shè)計降低地下車庫的造價，對于開發(fā)商來說可以帶來可觀的經(jīng)濟效益。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是在充分尊重原設(shè)計遵守規(guī)范的基礎(chǔ)上進行的，通過優(yōu)化的過程，互相學習，也有利于提高設(shè)計院結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的設(shè)計水平。4）優(yōu)化設(shè)計能夠以最經(jīng)濟的手段來實現(xiàn)降低成本，提高結(jié)構(gòu)性能，增大使用空間，縮短施工工期的效果。5）建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域開展優(yōu)化設(shè)計，符合節(jié)約能源，保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的綜合國家策略。二、 優(yōu)化設(shè)計

8、目標1. 對目前市場上各兄弟地產(chǎn)公司地庫用鋼量進行匯總，并列舉各公司地庫用鋼量指標。2. 通過對地庫各類結(jié)構(gòu)體系的研究，明確各結(jié)構(gòu)體系對地庫用鋼量的影響。3. 以金山、寶山兩個實際工程為模板，在保證地庫車位數(shù)量相同的前提條件下，對不同柱跨會對地庫建筑面積造成怎樣的影響并進而對結(jié)構(gòu)用鋼量造成怎樣的影響進行詳細分析。4. 通過對地庫不同柱跨的研究，明確柱跨對地庫用鋼量的影響。5. 結(jié)合旭輝公司金山和寶山兩個實際工程，對結(jié)構(gòu)用鋼量研究成果進行驗證，并對與主樓連接關(guān)系采用到底采用融合式還是分拆式進行淺顯的研究比較。6. 對目前設(shè)計市場的一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化手法進行歸納、總結(jié)，做為今后地庫項目設(shè)計的參考依據(jù)。三

9、、影響地下車庫成本與用鋼量的因素1. 地庫頂板面覆土厚度覆土厚度的確定主要取決于外場設(shè)備管線所需要的深度、景觀種植和抗浮的需要，在滿足上述要求的前提下，應盡量減少覆土厚度，以降低地下室土建造價。2. 地庫柱網(wǎng)地下車庫建筑面積主要是以控制車位為主，合理的柱網(wǎng)布局能有效提高單個車位的建筑面積利用率及層高利用率，降低工程造價。3. 地庫頂板結(jié)構(gòu)布置形式地庫頂板樓蓋系統(tǒng)的混凝土用量和用鋼量占整個結(jié)構(gòu)成本的50%以上，不同的樓蓋體系（如主次梁、井字梁、大板、無梁樓蓋）對整體造價有較大影響。4. 地下車庫層高及設(shè)備管線高度地下車庫層高由車輛所需凈高、設(shè)備管線高度和構(gòu)件截面高度三部分組成，設(shè)備管線的合理排布

10、能有效減少層高，降低開挖、圍護等工程費用。a) 地庫建筑平面布置（包括嵌入式與非嵌入式、外墻總長度等）地庫從總平面布置上來看可分為嵌入和非嵌入兩種，其中，非嵌入式是將高層主樓地下室與地下車庫完全脫開，并通過連通口相連接；而嵌入式則是將主樓地下室嵌入地下車庫中，不再另設(shè)連接通道。相較于非嵌入式，嵌入式周邊一跨范圍頂板配筋率需增加0.05%，且高低跨處須設(shè)置混凝土腋角，造成土建工程費用的增加；為了協(xié)調(diào)主樓與地庫底板標高，嵌入式的主樓地下室比非嵌入式埋深更深，主樓區(qū)域造價更高。但另一方面，嵌入式地庫與主樓連接區(qū)域可共用豎向構(gòu)件；主樓地下室還可以布置車位，減少了地下車庫的車位數(shù)量和建筑面積。建筑總平面

11、布局決定了外墻總長度，相比非嵌入式地庫，嵌入式地庫外墻總長較短，外墻相對項目土建總造價的比重較低。b) 地庫底板高差由于建筑功能布局的原因，地庫底板存在一定高差，如此類情況出現(xiàn)過多，會增加構(gòu)造鋼筋用量，引起地庫底板整體用鋼量和混凝土方量的抬升。c) 地庫樁型選擇根據(jù)上海地區(qū)常年水位標高情況，地庫樁通常按抗壓和抗拔雙控。目前地庫樁型種類較多，大致可分為預應力混凝土管樁、混凝土灌注樁、預制混凝土方樁、預應力混凝土空心方樁四種。其中又以預應力混凝土管樁及預應力混凝土空心方樁使用最為普及，每延米價格也較為節(jié)省，而在靠近地鐵或與周邊建筑臨近的地區(qū)，可采用造價較高、施工較慢的混凝土灌注樁。預制混凝土方樁由

12、于相比預應力混凝土管樁造價更高、樁身質(zhì)量不易控制，近年來使用率呈逐年下降趨勢，但由于其抗拔樁樁間連接節(jié)點較管樁更易保證，在部分工程中仍時有采用。d) 人防人防對地下車庫土建造價的影響是非常明顯的，相比于平時荷載，戰(zhàn)時荷載的取值高出較多。因此，如何通過技術(shù)手段，有效降低人防區(qū)域土建工程費用，進而降低地庫工程造價是地庫成本合理控制的關(guān)鍵。e) 結(jié)構(gòu)計算軟件目前市場上的結(jié)構(gòu)計算軟件以PKPM為主，其它軟件如盈建科、邁達斯通常情況下僅作為輔助校核。但在使用過程中，PKPM逐漸暴露出較多的先天缺陷和弱點，特別是在地庫基礎(chǔ)及樓板計算方面，存在計算結(jié)果失真、計算選項偏少等諸多問題，使設(shè)計意圖無法在計算中體現(xiàn)

13、，造成一定程度上的浪費。因此，針對具體項目，選定合適的主力計算軟件是地庫成本控制的一大關(guān)鍵因素。四、地下車庫建筑與結(jié)構(gòu)方案選型1. 基本條件表1 兩個項目地下車庫的工程概況抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度0.10g（寶山項目）建筑場地類別IV類場地（上海），設(shè)計地震分組第一組；場地特征周期：0.9s抗震等級非嵌入式 四級 （墻，柱，梁）嵌入式 主樓相關(guān)范圍內(nèi)同主樓，其余范圍四級（墻，柱，梁）鋼筋強度等級HRB400保護層厚度15mm（梁底，頂板底，外墻內(nèi)側(cè)，基礎(chǔ)底板頂，承臺頂）20mm (內(nèi)柱，扶壁柱內(nèi)側(cè)）50mm（梁頂，頂板頂，外墻外側(cè)，扶壁柱外側(cè)，基礎(chǔ)底板底）100mm（承臺底)樓板、

14、底板、側(cè)板最小配筋率 0.15%與45ft/fy的較大值(單向頂板沿短邊方向受力筋，雙向頂板，無梁樓蓋）0.15%（單向頂板沿長邊方向分布筋，外墻水平筋，基礎(chǔ)底板，承臺）0.20%與45ft/fy的較大值(外墻豎向筋)抗浮水頭標高（m）室外地面標高-0.5抗壓水頭標高（m）室外地面標高-1.5覆土厚度1.2m 2. 荷載條件表2 地庫設(shè)計時所施加的荷載抗浮工況頂板恒載（kN/m2）16*覆土厚度抗壓工況頂板恒載（kN/m2）18*覆土厚度抗浮工況頂板活載（kN/m2）0抗壓工況頂板活載（kN/m2）5抗浮工況底板恒載（kN/m2）10Í(底板底標高+0.8）抗壓工況底板恒載（kN/m

15、2）10Í(底板底標高+1.8）抗浮工況底板活載（kN/m2）0抗壓工況底板活載（kN/m2）43. 柱網(wǎng)跨距根據(jù)近年來住宅市場地下車庫典型工程案例，基本上可分為大柱跨、大小柱跨、小柱跨三種。其中大柱跨和大小柱跨在一個跨距可停放3輛小車，而小柱跨在一個跨距可停放2輛小車。大柱跨：在柱子兩個方向的間距基本控制在7.9mÍ7.9m左右；大小柱跨：在停車位，柱子兩個方向的間距基本控制在7.9mÍ5.05m左右，在車道區(qū)域，柱子兩個方向的間距基本控制在7.9mÍ6.15m左右；小柱跨：柱子兩個方向的間距基本控制在5.4mÍ5.05m左右。4. 地庫建筑

16、平面圖本次地下車庫設(shè)計研究是以旭輝瀾悅苑（寶山工業(yè)園區(qū)潘涇路東側(cè)地塊南塊）項目地下車庫的施工圖為基礎(chǔ)， 綜合比較了三個建筑方案，依次為大柱網(wǎng)、大小柱網(wǎng)、小小柱網(wǎng)。本工程地下車庫為非嵌入式地下汽車庫，總平面圖如下：方案（一）大柱網(wǎng) 建筑平面施工圖大柱網(wǎng)右下角局部放大圖紙：方案（二）大小柱網(wǎng) 建筑平面圖大小柱網(wǎng)右下角局部放大圖紙：方案（三）小小柱網(wǎng) 建筑平面圖小小柱網(wǎng)右下角局部放大圖紙：5.停車指標：下表為三種地庫方案下的停車指標分析方案停車數(shù)量（輛）建筑面積（平米）單車指標(平米/輛)備注大柱網(wǎng)6171858630.12此單車面積指標含設(shè)備用房。大小柱網(wǎng)6171858630.12小小柱網(wǎng)6171

17、978232.06大柱網(wǎng)與大小柱網(wǎng)車庫除了柱距的區(qū)別外，其余的布局均相同，所以單車指標是一致的。小小柱網(wǎng)由于柱子較密，單車指標增大了，第二個因素由于小小柱網(wǎng)柱距小，在做無梁樓蓋式地庫的設(shè)計時候，考慮柱帽對風管的影響，風機房的面積會有所增大，所以小小柱網(wǎng)的單車指標也會增大。6.通風機房布置圖a）大柱網(wǎng)車庫通風機房的局部布置圖b）大小柱網(wǎng)車庫通風機房的局部布置圖同大柱網(wǎng)c）小小柱網(wǎng)車庫通風機房的局部布置圖從上面兩張圖可以看出，小小柱網(wǎng)的車庫機房面積更大7. 地庫剖面及結(jié)構(gòu)層高a.梁板式地下車庫的剖面：b.無梁樓蓋式地下車庫的剖面： 根據(jù)地庫頂板結(jié)構(gòu)布置形式確定地庫層高圖4.1 地庫頂板布置形式圖根

18、據(jù)圖4.1可得，地庫建筑層高H=梁高+2800（mm）車庫層高一般指車庫的建筑面層到車庫的頂板的高度，考慮排水綠化等因素，地下車庫覆土層一般不低于1.2m。車庫層高=2.2m+設(shè)備區(qū)高度+結(jié)構(gòu)高度 首先：規(guī)范要求：住宅小區(qū)地下車庫主車道凈高2.2m，停車位處控制凈高2.0m。其次：設(shè)備安裝區(qū)所需高度：梁板式600mm650mm，無梁樓蓋式700mm750mm。因為無梁樓蓋的設(shè)備管線直接設(shè)在板底，考慮施工條件，所以設(shè)備區(qū)安裝高度加大100mm。第三： 結(jié)構(gòu)高度，當結(jié)構(gòu)為梁板式車庫時，結(jié)構(gòu)高度取梁高，當為無梁樓蓋式車庫時結(jié)構(gòu)高度取板厚。結(jié)構(gòu)高度還取決于是否考慮人防，以及柱距的大小影響。結(jié)論：一般梁

19、板式車庫在不考慮人防時，一般層高做3600mm3650mm，考慮人防時，由于結(jié)構(gòu)高度增大，車庫層高會加大100mm。無梁樓蓋式地下車庫層高一般做到3300mm。綜合來說：地下車庫采用無梁樓蓋方案，可降低層高300mm350mm。8. 地庫頂板結(jié)構(gòu)布置形式1）大柱跨：框架梁+井字次梁、框架梁+十字次梁、無梁樓蓋2）大小柱跨：框架梁+單向次梁梁、框架梁+變截面大板、無梁樓蓋3）小柱跨：框架梁+大板、無梁樓蓋9. 側(cè)墻根據(jù)地庫層高確定側(cè)墻的計算高度，在滿足水壓力、土壓力及地面荷載側(cè)壓作用下的承載力、裂縫寬度以及受彎構(gòu)件最小配筋率的要求下進行優(yōu)化設(shè)計，一般單層地庫側(cè)墻厚度根據(jù)計算結(jié)果選取300mm、3

20、50mm、400mm10. 基礎(chǔ)地庫基礎(chǔ)采用獨立承臺+防水板的形式，混凝土強度等級C35，鋼筋強度等級HRB400，防水板采用倒樓蓋法計算，不利水位取小區(qū)室外地坪下0.5m，底板水浮力按47kN/m2輸入，底板恒載2kN/m2，分別三種柱網(wǎng)進行比較分析。五、頂板的優(yōu)化分析根據(jù)地庫柱網(wǎng)布置形式不同，主要分大柱跨（7.9mÍ7.9m柱網(wǎng)）、大小柱跨（7.9mÍ5.05m柱網(wǎng)）、小柱跨（5.05mÍ5.4m柱網(wǎng)）三種柱網(wǎng)形式下的頂板布置，進行優(yōu)化對比分析，具體分析如下:5.1 大柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析已知設(shè)計條件：1. 標準柱網(wǎng)7.9m×7.80m； 2. 柱子截

21、面為500mm×600mm，側(cè)墻處為500mm×500mm；層高為2.9m+梁高；3. 混凝土等級為C35，框架抗震等級為四級，鋼筋均采用級；4. 荷載條件：取覆土厚度1.2m，附加恒荷載22kN/m2，活荷載5kN/m2；5. 混凝土容重：26kN/m3；6. 地庫形式：非嵌入式，7. 其他：優(yōu)化對比分析時未考慮消防車、人防等對含鋼量的影響。5.1.1 井字梁布置的頂板優(yōu)化分析：a局部平面布置圖 圖5.1井字形次梁時局部平面布置圖b. 梁、板用鋼量根據(jù)以往經(jīng)驗，本次對比框架梁采用400Í800,450Í800兩種截面，次梁采用250Í600，

22、300Í600兩種截面，頂板厚度為250mm，頂板頂標高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，梁含鋼量具體對比情況詳見表1。表1 井字形次梁兩種不同主梁截面時，盈建科計算結(jié)果大柱網(wǎng)井字梁布置方案不同梁高梁含鋼量對比（混凝土強度等級C35）框架梁次梁梁總含鋼量（kg）面積（m2）單位面積梁含鋼量（kg/m2）400Í800300Í600544206.501858644.87400Í800250Í600542387.301858644.75450Í800300Í600549244.101858645

23、.29450Í800250Í600544145.501858644.86表1對比結(jié)果顯示，框架梁400Í800，次梁250Í600時含鋼量最少，因此采用此截面組合，此時梁含鋼量為44.75kg/m2 。根據(jù)計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大柱網(wǎng)井字梁布置方案板鋼筋基本為構(gòu)造鋼筋，因此采用C10160雙層雙向，通過手工計算，板含鋼量為 20.68 kg/m2 。c. 結(jié)論綜上所述，大柱網(wǎng)井字梁布置方案，最優(yōu)方案采用框架梁400Í800，次梁250Í600截面組合，頂板厚度250mm，地庫樓蓋含鋼量約為65.43kg/m2。5.1.2 十字梁布置的頂板優(yōu)化

24、分析：a局部平面布置圖圖5.2 十字形次梁時局部平面布置圖b. 梁、板用鋼量 根據(jù)以往經(jīng)驗，本次對比框架梁采用400Í850，450Í850兩種截面，次梁采用300Í700，頂板厚度為250mm，頂板標高為-1.5m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，對比不同截面框梁的梁板用鋼量和混凝土用量，對比分析詳見表2。表2 十字形次梁不同主梁尺寸時，盈建科計算結(jié)果大柱網(wǎng)十字梁布置方案 不同梁高梁含鋼量對比（混凝土強度等級C35）框架梁次梁梁總含鋼量（kg）面積（m2）單位面積梁含鋼量（kg/m2）400Í850 300Í70048427

25、8.47 18799.63 42.55450Í850 300Í700479578.56 18799.6342.14對比結(jié)果顯示，框架梁采用450Í850，次梁300Í700是用鋼量較省，采用此截面組合時梁用鋼量為42.14 kg/m2 。 根據(jù)軟件計算結(jié)果顯示，大柱網(wǎng)十字梁布置方案板鋼筋基本為構(gòu)造鋼筋，因此采用C10160雙層雙向，通過手工計算，板含鋼量為 20.68 kg/m2 。c. 結(jié)論綜上所述，大柱網(wǎng)十字梁布置方案，最優(yōu)方案采用框架梁450Í850，次梁300Í700截面組合，頂板厚度250mm，地庫樓蓋含鋼量約為62.82

26、kg/m2。5.1.3 無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析： a. 柱帽類型說明圖5.3 兩種不同柱帽布置形式b. 板厚優(yōu)化方案 在保證柱帽類型及尺寸（ZMab、3.0Í3.0、托板厚300mm）、荷載、柱子尺寸等其他參數(shù)完全一致的條件下，改變樓板的厚度，獲取樓板的配筋計算書進行比較，選取出最優(yōu)的樓板厚度方案。1）400板厚樓板計算書：圖5.4 400mm板厚時樓板計算書2）350板厚樓板計算書：圖5.5 350mm板厚時樓板計算書3）300板厚樓板計算書：圖5.6 300mm板厚時樓板計算書總結(jié)：350mm板厚方案板配筋基本為構(gòu)造配筋，配筋計算值為：689，顯然優(yōu)于400mm板厚方案；300m

27、m板厚方案板配筋超出構(gòu)造配筋較多，板底配筋大于350mm板厚方案，且導致柱帽頂面配筋值變大，再者板撓度較大，部分地方撓度不滿足要求。由此可見，當?shù)貛祉敯宀捎脽o梁樓蓋結(jié)構(gòu)時，板厚采用350mm為最優(yōu)方案。c. 柱帽托板平面尺寸優(yōu)化方案 在保證柱帽類型及柱帽托板厚度（ZMab、托板厚300mm）、荷載、柱子尺寸、樓板厚度（350mm）等其他參數(shù)完全一致的條件下，改變柱帽托板平面尺寸，獲取樓板的配筋計算書進行比較，選取出最優(yōu)的柱帽托板方案。1）3mÍ3m柱帽托板計算書：圖5.7 3mÍ3m柱帽托板計算書2）2.8mÍ2.8m柱帽托板計算書：圖5.8 2.8mÍ

28、2.8m柱帽托板計算書總結(jié)： 比較3mÍ3m方案與2.8mÍ2.8m方案，可知2.8mÍ2.8m方案導致板底配筋大面積增大，雖然柱帽頂部配筋有所下降，但柱帽頂部面積較小，經(jīng)計算比較得知3mÍ3m方案配筋量小于2.8mÍ2.8m方案。故柱帽尺寸取3mÍ3m方案。d. 柱帽托板厚度優(yōu)化方案 在保證柱帽類型及柱帽托板平面尺寸（ZMab、3.0Í3.0）、荷載、柱子尺寸、樓板厚度（350mm）等其他參數(shù)完全一致的條件下，改變柱帽托板厚度，獲取樓板的配筋計算書進行比較，選取出最優(yōu)的柱帽托板方案。1）350mm厚柱帽托板計算書：圖5.9

29、 350mm柱帽托板計算書2）300mm厚柱帽托板計算書：圖5.10 300mm柱帽托板計算書3）400mm厚柱帽托板計算書：圖5.11 400mm柱帽托板計算書總結(jié)：比較350mm厚柱帽托板方案與300mm厚柱帽托板方案，可知300mm厚柱帽托板方案導致板底配筋大面積增大，板底配筋超出構(gòu)造配筋，且柱帽頂部配筋增大，相較而言，350mm厚柱帽托板方案更優(yōu)。又400mm厚柱帽托板方案較350mm厚柱帽托板方案，雖柱帽頂部配筋略有減小，可托板卻厚了50mm，相應導致托板構(gòu)造配筋等增加較大，經(jīng)計算比較，350mm厚柱帽托板方案更優(yōu)。故柱帽托板厚度取350mm較優(yōu)。e. ZMab型柱帽與ZMb型柱帽優(yōu)

30、化方案 在保證柱帽托板平面尺寸（3.0Í3.0）、荷載、柱子尺寸、樓板厚度（350mm）等其他參數(shù)完全一致的條件下，改變柱帽類型，獲取樓板的配筋計算書進行比較，選取出最優(yōu)的柱帽類型方案。1）ZMab型柱帽計算書：托板厚度350mm.圖5.12 ZMab型柱帽，托板厚度350mm時計算書2）ZMb型柱帽計算書：托板厚度500mm圖5.13 ZMb型柱帽，托板厚度500mm時計算書總結(jié)：比較ZMab型柱帽方案與ZMb型柱帽方案，可知ZMb型柱帽方案托板厚須取到500mm厚，托板底構(gòu)造配筋須采用14150（配筋值1026），較ZMab型柱帽方案的12150（配筋值754）大，且柱帽頂部配筋

31、較大，經(jīng)計算比較，ZMab型柱帽方案方案更優(yōu)。故柱帽類型取ZMab型。f. 結(jié)論 綜上分析，無梁樓蓋樓板厚取350mm，柱帽類型取ZMab型，托板尺寸取3.0Í3.0，托板厚取350mm。具體含鋼量詳見第八章。5.1.4 大柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比較將上面得到的大柱網(wǎng)時不同梁板布置形式（井字形次梁，十字形次梁和無梁樓蓋）的最優(yōu)布置方案進行對比，從而選出大柱網(wǎng)時樓板布置形式的最優(yōu)方案，結(jié)果如表3所示：表3 大柱網(wǎng)不同梁板形式時，用鋼量比較大柱網(wǎng)-三種梁板布置形式用鋼量對比（混凝土強度等級C35，柱截面：中柱500Í600，邊柱500Í500）梁板形式主 梁次

32、梁板 厚（mm）柱 帽層 高（m）單位面積頂板含鋼量（kg/m2）井字梁400Í800250Í600250-3.6065.43十字梁450Í850300Í700250-3.6562.82無粱樓蓋-350ZMab型，托板厚350，托板尺寸取3.0Í3.03.3060.42綜上對比，地庫采用大柱跨的柱網(wǎng)布置的情況下，地庫頂板采用無粱樓蓋的布置形式時，地庫頂板的用鋼量最優(yōu)。5.2 大小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析已知設(shè)計條件：f）標準柱網(wǎng)7.9m×5.05m；車道為7.9m×6.650m、7.9m×6.10m；邊跨為7.9m

33、15;5.20m；g）柱子截面為500mm×600mm，側(cè)墻處為500mm×500mm；層高為2.9m+梁高；h）混凝土等級為C35，框架抗震等級為四級，鋼筋均采用級；i）荷載條件：取覆土厚度1.2m，附加恒荷載22kN/m2，活荷載5kN/m2；j）混凝土容重：26kN/m3；k）地庫形式：非嵌入式，l）其他：優(yōu)化對比分析時未考慮消防車、人防等對含鋼量的影響。5.2.1 單向梁布置的頂板優(yōu)化分析a. 局部平面布置圖圖5.14 單向次梁布置局部平面圖b. 次梁布置方式的對比相對于布置大柱網(wǎng)的地庫，大小柱網(wǎng)的布置形式在一個方向的柱距較小，可僅在一個方向設(shè)置次梁，不需要再布置十

34、字形次梁。而此時次梁的布置方式有橫向布置和縱向布置兩種，如圖5.15所示。下面先對該兩種布置方式進行比較，選出最優(yōu)的次梁布置方向。地庫結(jié)構(gòu)布置大跨方向跨度為7.9m，小跨方向跨度5.05m，走道部分跨度6.1m?？v向布置次梁時，主框架梁截面尺寸沿長跨方向取為400Í850（mm），沿短跨方向截面尺寸取為400Í800（mm），次梁截面尺寸300Í600（mm）；橫向布置次梁時，主梁截面尺寸皆取為400Í800（mm），次梁截面尺寸300Í700（mm）。地庫頂板厚度250mm，覆土厚度1.2m。 (a)縱向布置次梁 (b)橫向布置次梁圖5.15

35、 大小柱網(wǎng)時兩種次梁布置方式采用盈建科軟件分別對以上次梁布置方式分別建模，在其他條件相同，僅變化梁高和梁布置的條件下，進行對比分析。得到次梁布置方向不同時，梁、柱、板鋼筋和總的混凝土用量，將以上兩組數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果如表4所示。表4 不同次梁布置方式的單向梁頂板的用鋼量對比大小柱跨單向梁優(yōu)化比較次梁布置形式橫向主梁縱向主梁次 梁板 厚單位面積板含鋼量（kg/m2）單位面積梁含鋼量（kg/m2）橫向布置400Í800400Í800300Í70025020.2839.08縱向布置400Í850400Í800300Í60025021.683

36、7.09c. 結(jié)論綜上計算結(jié)果可知，次梁橫向布置時梁配筋大于縱向布置，而板的配筋則相反，次梁橫向布置時板配筋小于縱向布置，這是因為次梁橫向布置時板受力為單向板，長跨方向只需按構(gòu)造配筋即可。故，柱網(wǎng)為大小柱跨+單向梁的情況下，次梁采用橫向布置和縱向布置時用鋼量相差不大，相對來說，縱向布置時用鋼量較小些，此時頂板用鋼量約為58.77 kg/m2。5.2.2 框架梁+大板布置的頂板優(yōu)化分析a. 局部平面布置圖 圖5.16 大板結(jié)構(gòu)局部平面布置圖b. 梁含鋼量本次對比采用了較多不同梁截面組合，具體詳見表5，頂板厚度為250mm，頂板頂標高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m

37、2，梁含鋼量具體對比情況詳見表5表5 大板結(jié)構(gòu)不同主次梁高度時盈建科計算結(jié)果大小柱網(wǎng)大板布置方案不同梁高梁含鋼量對比（混凝土強度等級C35)長跨梁短跨梁梁總含鋼量（kg）面積（m2）單位面積梁含鋼量（kg/m2）300Í800300Í500460561.081858624.78300Í800300Í600433239.661858623.31300Í800300Í700410007.161858622.06300Í800300Í800400528.301858621.55300Í800300Í5

38、00/300Í700432867.941858623.29300Í800400Í800418556.721858622.52300Í800300Í700460561.081858624.78350Í800300Í700413910.221858622.27400Í800300Í700405918.241858621.84450Í800300Í700399970.721858621.52400Í850300Í700393279.761858621.16350Í

39、;700300Í700450152.921858624.22400Í700300Í700426734.561858622.96300Í700300Í700438815.461858623.61表5對比結(jié)果顯示，當長跨梁截面不變時，短跨梁截面梁高越高，梁含鋼量越低；當短跨梁截面不變時，長跨梁截面越大，梁含鋼量越低；但根據(jù)業(yè)主提供數(shù)據(jù)顯示，地庫層高每減少100mm，綜合造價相當于含鋼量減少4kg/m3，因此選用長跨梁400Í700，短跨梁300Í700的截面組合，此時梁含鋼量為22.96kg/m2 。c.板含鋼量本次對比板采用了

40、不同的加腋尺寸以及不同方向的加腋方式，板含鋼量具體對比情況詳見表6。樓板加腋詳圖表6 大小柱網(wǎng)時，不同布置方案盈建科計算結(jié)果大小柱網(wǎng)大板布置方案不同加腋方式板含鋼量對比（混凝土強度等級C35）雙向加腋加腋長度（mm）加腋高度（mm）板總含鋼量（kg）面積（m2）單位面積板含鋼量（kg/m2）00579697.341858631.1945075523010.041858628.14600100505167.481858627.18750125493272.441858626.54900150500520.981858626.931050175522266.601858628.10僅短邊加腋600

41、 100 558137.581858630.03僅長邊加腋600 100 526541.381858628.33表6對比結(jié)果顯示，雙向加腋板含鋼量最低，此外當加腋長度為750mm, 加腋高度為125mm時板含鋼量最低；為了便于施工，加腋尺寸取整數(shù)，此時加腋長度取600mm，加腋高度取100mm，通過手工計算，板含鋼量為33.97 kg/m2 ，稍多于盈建科計算結(jié)果。d. 結(jié)論綜上可得寶山項目大小柱網(wǎng)大板布置方案，框架梁采用長跨梁400X700，短跨梁300X700截面組合，頂板厚度250mm，采用加腋長度600mm，加腋高度100mm的組合，此時樓蓋含鋼量為56.93 kg/m2 ，此外可以發(fā)

42、現(xiàn)板加腋對板含鋼量的降低有較大的效果，建議采用大板結(jié)構(gòu)形式時，盡量采用板加腋方式。 5.2.3 無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析柱帽尺寸按規(guī)范要求L/6和bc+4xh取兩者最大值，根據(jù)分析柱帽尺寸0.33L0.38L較為經(jīng)濟合理，因兩個方向跨度不等，根據(jù)受力特點應選矩形柱帽，選定柱帽尺寸3000Í2500、3000Í2000。無梁樓蓋結(jié)構(gòu)計算柱上板帶的支座配筋時可以考慮托厚度的有利影響，板厚初步選擇300、350、400進行對比，為使鋼筋用量經(jīng)濟合理，無梁樓蓋樓板和柱帽的配筋率均應接近受力構(gòu)件的配筋率，現(xiàn)做如下分析：a. 板厚300時，托板厚度優(yōu)化方案當柱帽類型及尺寸（ZMb3.0&

43、#205;2.5、3.0Í2.0）、荷載、柱子尺寸、樓板厚度等其他參數(shù)完全一致的條件下，改變柱帽的托板厚度，針對樓板的配筋計算書和盈建科軟件的施工圖鋼筋量統(tǒng)計進行比較，得出該板厚下最優(yōu)的托板厚度方案。1）板厚300，托板厚400樓板計算書：2）板厚300，托板厚450樓板計算書：3）板厚300，托板厚500樓板計算書：4）盈建科對樓板施工圖的鋼筋含量統(tǒng)計：表7 不同托板厚度時，盈建科的樓板施工圖鋼筋含量統(tǒng)計表板厚300mm鋼筋用量托板厚度總用鋼量（kg）單位面積用量（kg/m2）400529949.6627.69450526681.2127.52500519823.9927.16總結(jié)

44、：經(jīng)過比較500mm厚托板方案與400、450mm厚托板方案，可知400、450mm厚托板方案導致板底配筋大面積增大，板底配筋超出構(gòu)造配筋，且托板頂部配筋增大，相較而言，500mm厚托板方案更優(yōu)，故托板厚度取500mm。此外根據(jù)盈建科樓板施工圖模塊中本層樓板鋼筋含量統(tǒng)計取值，樓層面（19135.8m2），根據(jù)上表也可得出板厚300mm、托板厚度500mm較為經(jīng)濟合理。b. 板厚350時，托板厚度優(yōu)化方案1）板厚350，托板厚350樓板計算書：2）板厚350，托板400樓板計算書：3）板厚350，托板450樓板計算書：4）盈建科對樓板施工圖的鋼筋含量統(tǒng)計：表8 板厚350時，不同托板厚度盈建科樓

45、板施工圖鋼筋含量統(tǒng)計表板厚350mm鋼筋用量托板厚度總用鋼量（kg）單位面積用量（kg/m2）350521094.0527.23400516162.2126.97450516091.3926.97總結(jié)：經(jīng)過比較400mm厚托板方案與350mm厚托板方案，可知350mm厚托板方案導致柱上板帶底配筋大面積增大，且托板頂部配筋增大。又450mm厚托板方案較400mm厚柱帽托板方案，雖托板頂部配筋一個方向略有減小，可托板卻厚了50mm，相應導致托板另一個方向構(gòu)造配筋等增加較大。經(jīng)綜合比較，400mm厚柱帽托板方案更優(yōu)，故托板厚度取400mm。此外根據(jù)盈建科樓板施工圖模塊中本層樓板鋼筋含量統(tǒng)計取值，樓層

46、面（19135.8m2），根據(jù)上表也可得出板厚350mm、托板厚度400mm較為經(jīng)濟合理。c. 板厚400時，托板厚度優(yōu)化方案1）板厚400，托板300樓板計算書2）板厚400，托板350樓板計算書3）板厚400，托板400樓板計算書4）盈建科對樓板施工圖的鋼筋含量統(tǒng)計：表9 板厚400時，不同托板厚度盈建科樓板施工圖鋼筋含量統(tǒng)計表板厚400mm鋼筋用量托板厚度總用鋼量（kg）單位面積用量（kg/m2）300543751.7228.42350521928.8127.27400522737.4227.32經(jīng)過比較350mm厚托板方案與300mm厚托板方案，可知300mm厚托板頂部配筋增大。又40

47、0mm厚托板方案較350mm厚柱帽托板方案，雖托板頂部配筋均為構(gòu)造配筋但構(gòu)造配筋值較大。經(jīng)綜合比較，350mm厚柱帽托板方案更優(yōu)，故托板厚度取350mm。此外根據(jù)盈建科樓板施工圖模塊中本層樓板鋼筋含量統(tǒng)計取值，樓層面（19135.8m2），根據(jù)上表也可得出板厚400mm、托板厚度350mm較為經(jīng)濟合理。綜上分析，無梁樓蓋樓板厚取350mm，柱帽類型取ZMb型，托板尺寸取3.0x2.5、3.0x2.0，托板厚取350mm。5.2.4 大小柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比較大小柱網(wǎng)-三種梁板布置形式用鋼量對比（混凝土強度等級C35，柱截面：中柱500X600，邊柱500X500）梁板形式長跨主梁短跨

48、主梁次 梁板 厚（mm）柱 帽層 高（m）單位面積頂板含鋼量（kg/m2）單向梁400x850400x800300x600250-3.6558.77框架梁+大板400x700300x700-250+加腋-3.5056.93無粱樓蓋-3503.3055.67綜上對比，地庫采用大小柱跨的柱網(wǎng)布置的情況下，地庫頂板采用無梁樓蓋的布置形式時，地庫頂板的用鋼量最優(yōu)。5.3 小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析已知設(shè)計條件：a) 標準柱網(wǎng)5.40m×5.05m；車道 5.40m×6.10m、5.40m×6.65mb) 柱子截面為500mm×500mm；層高為2.9m+梁高；c) 混

49、凝土等級為C35，框架抗震等級為四級，鋼筋均采用級；d) 荷載條件：取覆土厚度1.2m，附加恒荷載22kN/m2，活荷載5kN/m2；e) 混凝土容重：26kN/m3；f) 地庫形式：非嵌入式，g) 其他：優(yōu)化對比分析時未考慮消防車、人防等對含鋼量的影響。5.3.1 框架梁+大板的頂板優(yōu)化分析a. 局部平面布置圖圖5.17大板結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置局部平面布置圖b. 梁含鋼量根據(jù)以往經(jīng)驗，本次對比框架梁采用（6m+跨為框梁1：400Í600，5m+跨為框梁2：300Í600、300Í550、400Í600兩種截面），頂板厚度為(6m+跨板厚300mm，5m+跨板厚

50、250mm），頂板頂標高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，梁含鋼量具體對比情況詳見表10。表10 框架梁+大板布置方案不同梁高盈建科計算結(jié)果框架梁+大板布置方案不同梁高梁含鋼量對比（混凝土強度等級C35）框架梁1框架梁2梁總含鋼量（kg）面積（m2）單位面積梁含鋼量（kg/m2）400x600300x600373286.341978218.87400x600300x550428478.121978221.66400x600400x600436786.561978222.08表10對比結(jié)果顯示，框架梁1:400x600,框架梁2 ：300Í600，含鋼

51、量最少，因此采用此截面組合，此時梁含鋼量為18.87kg/m2 。b. 板含鋼量根據(jù)計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小小柱網(wǎng)大板布置方案板鋼筋，250mm板厚采用C10160雙層雙向，300mm板厚采用C10/12160，支座不夠的附加，最終板含鋼量約為30.77 kg/m2 。c. 結(jié)論綜上可得寶山項目小小柱網(wǎng)的框架梁+大板結(jié)構(gòu)布置方案，采用框架梁1：400Í600，框架梁2：300Í600頂板厚度為(6m+跨300mm），（5m+跨250mm），樓蓋含鋼量為49.64kg/m2 5.3.2 無梁樓蓋的頂板優(yōu)化分析a. 柱帽、托板形式的選擇：從有柱帽無托板（以下簡稱類型A）、有托板無柱帽（

52、以下簡稱類型B）和無柱帽無托板（以下簡稱類型C）三種形式中進行比較：結(jié)果如下：在柱網(wǎng)尺寸、板厚、荷載等前提條件均相同的情況下進行試算對比分析，計算結(jié)果詳見圖1-11-3： (a) C類型彎矩計算簡圖 (b) B類型彎矩計算簡圖(c) A類型彎矩計算簡圖圖5.18 不同類型彎矩計算簡圖從圖5.18中可知:A與B類型下 柱上板帶跨中正彎矩小于C類型相應彎矩得知，盈建科軟件計算無梁樓蓋時考慮了托板和柱帽對支座剛度的貢獻。(a) A類柱上板帶配筋簡圖(b) B類柱上板帶配筋簡圖(c) C類柱上板帶配筋簡圖圖5.19 不同柱上板帶配筋簡圖從圖5.19中可知:根據(jù)配筋簡圖可反算出A類支座處計算高度是按照板

53、厚進行配筋計算的，而B類型支座是按照板厚+托板厚度進行配筋計算的。結(jié)論：當柱距跨度較小的情況下，地庫頂板及柱帽上部頂板的配筋為構(gòu)造配筋時，C類柱帽優(yōu)于A類優(yōu)于B類。但是實際工程項目有車道（柱跨為6650mm），以及大量的邊跨存在，在板厚250/300mm的情況下跨中以及柱頂配筋超過構(gòu)造配筋，以實際計算值控制配筋，此時B類柱帽優(yōu)于A類優(yōu)于C類。b. 托板尺寸的選擇：對5.4m×6.65m柱跨的無梁樓蓋采用1700mm×1700mm（以下簡稱X類）、2000mm×2000mm（以下簡稱Y類）、2500mm×2500mm（以下簡稱Z類）進行分析試算：1）5.0

54、5m×5.4m跨X向比較：(a) X類x向柱上板帶配筋 (b) Y類x向柱上板帶配筋(c) Z類x向柱上板帶配筋圖5.20不同類別x向柱上板帶配筋簡圖根據(jù)對比，X類板底非構(gòu)造，Y、Z類均達到構(gòu)造，最后此跨度采用2000mm寬托板2）5.4m×6.65m跨y向比較：圖5.21 X、Y、Z類(分別為左、中、右)y向柱上板帶配筋根據(jù)對比，三者均為計算值，2500相對配筋值最優(yōu)。經(jīng)對比優(yōu)化，以下托板尺寸和厚度為最優(yōu)選擇：5.4m×5.05m中柱：2000×2000×1506.65m×5.4m中/邊柱：2500×2000×250/3006.65m×6.65m中/邊柱：2500×2500×250/300C. 板面負筋長度選?。焊鶕?jù)柱上板帶彎矩示意圖進行分析，如下圖：圖5.22 柱上板帶彎矩示意圖如圖所示，其配筋最大值的控制點分別為有效彎矩最大點M1，以及變截面點彎矩值M2 ,因而柱上附加頂筋范圍應該延伸至M2并伸出lae。綜上，對應2500mm寬托板的負筋從軸線伸出長度為1250+450=17