地庫優(yōu)化比較選項歸檔

-.z.地下車庫構(gòu)造用鋼量設(shè)計優(yōu)化方案研究中森建筑與工程設(shè)計參謀2014年12月目錄一、前言31.1背景31.2精細(xì)化設(shè)計的意義：3二、優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)3三、影響地下車庫本錢與用鋼量的因素31.地庫頂板面覆土厚度32.地庫柱網(wǎng)33.地庫頂板構(gòu)造布置形式34.地下車庫層高及設(shè)備管線高度3四、地下車庫建筑與構(gòu)造方案選型31.根本條件32.荷載條件33.柱網(wǎng)跨距34.地庫建筑平面圖35.停車指標(biāo)：36.通風(fēng)機房布置圖37.地庫剖面及構(gòu)造層高38.地庫頂板構(gòu)造布置形式39.側(cè)墻310.根底3五、頂板的優(yōu)化分析35.1大柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析35.1.1井字梁布置的頂板優(yōu)化分析：35.1.2十字梁布置的頂板優(yōu)化分析：35.1.3無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析：a.柱帽類型說明35.1.4大柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比擬35.2大小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析35.2.1單向梁布置的頂板優(yōu)化分析35.2.2框架梁+大板布置的頂板優(yōu)化分析35.2.3無粱樓蓋的頂板優(yōu)化分析35.2.4大小柱網(wǎng)三種梁板布置形式的用鋼量比擬35.3小柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析35.3.1框架梁+大板的頂板優(yōu)化分析35.3.2無梁樓蓋的頂板優(yōu)化分析35.3.3.小柱網(wǎng)兩種梁板布置形式的用鋼量比擬3六、地庫外墻的優(yōu)化分析36.1擋土墻荷載36.2計算模型36.3擋土墻配筋36.4配筋表36.5每延米配筋量及混凝土量36.6結(jié)論3七、樁基和根底的優(yōu)化分析37.1地庫根底底板的優(yōu)化分析37.1.1各種柱網(wǎng)底板的方案比擬37.1.2根底含鋼量統(tǒng)計37.1.3結(jié)論37.2地庫樁基的優(yōu)化分析37.2.1各種柱網(wǎng)樁型及數(shù)量的比擬37.2.2小結(jié)3八、優(yōu)化分析匯總與總結(jié)3九、地庫優(yōu)化用鋼量的建議與措施31.地庫頂板優(yōu)化的建議與措施：32.地庫底板優(yōu)化的建議和措施：33.外墻配筋優(yōu)化方案：34.汽車坡道優(yōu)化的建議和措施：35．地庫樁基承臺優(yōu)化的建議和措施：3十、結(jié)語3-.z.一、前言1.1背景由于建造地下建筑時要考慮防水、防災(zāi)減災(zāi)、人防、以及作為上部建筑的根底和嵌固端等因素，其建立本錢常常較地上建筑高，其設(shè)計的合理、正確與否，直接影響構(gòu)造平安和工程造價。然而現(xiàn)階段地庫構(gòu)造設(shè)計混亂、每平米材料用量差異較大，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)過分析比擬；柱網(wǎng)布置未經(jīng)過擴初經(jīng)濟性分析等。方面：現(xiàn)階段各設(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)掌握不透徹，一味的追求平安，人為放大配筋，殊不知有時候放大反而不平安；有的雖然對車庫進(jìn)展了經(jīng)濟性比擬，但是比擬過程中人為的傾向*一類構(gòu)造設(shè)計方案，未能從整個工程的角度，全面地對構(gòu)造方案進(jìn)展經(jīng)濟性優(yōu)化比擬。設(shè)計軟件方面：市場上的一些主流構(gòu)造設(shè)計軟件在使用過程中暴露出諸多缺點，得出的局部數(shù)據(jù)結(jié)果不盡合理，未能真正反映構(gòu)造的實際情況，需要對分析結(jié)果進(jìn)展較多的人為干預(yù)。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(jìn)展正確解讀，無形中增加了構(gòu)造工程的造價。施工單位方面：有的施工單位讀圖能力較弱，無確理解設(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(jìn)展施工，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(yù)算人員對施工圖紙理解不到位；不熟悉構(gòu)造構(gòu)造做法；鋼筋測算精度不夠，漏項、增項問題嚴(yán)重，造成測算不準(zhǔn)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(jìn)展調(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(xì)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)商的建筑總本錢在不斷地增加，這就給開發(fā)商的本錢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(biāo)，1〕構(gòu)造精細(xì)化設(shè)計并不是單純的挑毛病，而是通過交流、學(xué)習(xí)好的經(jīng)歷和做法，找到更為合理、經(jīng)濟的設(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，所消耗建筑材料較多，相應(yīng)的建立造價也就很高，一般地下車庫的造價占小區(qū)總建立造價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〕構(gòu)造設(shè)計的優(yōu)化是在充分尊重原設(shè)計遵守規(guī)的根底上進(jìn)展的，通過優(yōu)化的過程，互相學(xué)習(xí)，也有利于提高構(gòu)造設(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)降低本錢，提高構(gòu)造性能，增大使用空間，縮短施工工期的效果。5〕建筑構(gòu)造領(lǐng)域開展優(yōu)化設(shè)計，符合節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)開展的綜合國家策略。二、優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)1.對目前市場上各兄弟地產(chǎn)公司地庫用鋼量進(jìn)展匯總，并列舉各公司地庫用鋼量指標(biāo)。2.通過對地庫各類構(gòu)造體系的研究，明確各構(gòu)造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)量一樣的前提條件下，對不同柱跨會對地庫建筑面積造成怎樣的影響并進(jìn)而對構(gòu)造用鋼量造成怎樣的影響進(jìn)展詳細(xì)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，對構(gòu)造用鋼量研究成果進(jìn)展驗證，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(jìn)展淺顯的研究比擬。6.對目前設(shè)計市場的一些構(gòu)造優(yōu)化手法進(jìn)展歸納、總結(jié)，做為今后地庫工程設(shè)計的參考依據(jù)。三、影響地下車庫本錢與用鋼量的因素1.地庫頂板面覆土厚度覆土厚度確實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(yīng)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.地庫頂板構(gòu)造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構(gòu)造本錢的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)件截面高度三局部組成，設(shè)備管線的合理排布能有效減少層高，降低開挖、圍護(hù)等工程費用。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，嵌入式周邊一跨圍頂板配筋率需增加0.05%，且上下跨處須設(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(biāo)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，外墻相對工程土建總造價的比重較低。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。地庫樁型選擇根據(jù)地區(qū)常年水位標(biāo)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(yù)應(yīng)力混凝土管樁、混凝土灌注樁、預(yù)制混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁四種。其中又以預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及預(yù)應(yīng)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(yù)制混凝土方樁由于相比預(yù)應(yīng)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，在局部工程中仍時有采用。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(jìn)而降低地庫工程造價是地庫本錢合理控制的關(guān)鍵。構(gòu)造計算軟件目前市場上的構(gòu)造計算軟件以PKPM為主，其它軟件如盈建科、邁達(dá)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，特別是在地庫根底及樓板計算方面，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表達(dá)，造成一定程度上的浪費。因此，針對具體工程，選定適宜的主力計算軟件是地庫本錢控制的一大關(guān)鍵因素。四、地下車庫建筑與構(gòu)造方案選型1.根本條件表1兩個工程地下車庫的工程概況抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計根本地震加速度0.10g〔寶山工程〕建筑場地類別IV類場地〔〕，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)圍同主樓，其余圍四級〔墻，柱，梁〕鋼筋強度等級HRB400保護(hù)層厚度15mm〔梁底，頂板底，外墻側(cè)，根底底板頂，承臺頂〕20mm(柱，扶壁柱側(cè)〕50mm〔梁頂，頂板頂，外墻外側(cè)，扶壁柱外側(cè)，根底底板底〕100mm〔承臺底)樓板、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，根底底板，承臺〕0.20%與45ft/fy的較大值(外墻豎向筋)抗浮水頭標(biāo)高〔m〕室外地面標(biāo)高-0.5抗壓水頭標(biāo)高〔m〕室外地面標(biāo)高-1.5覆土厚度1.2m2.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〕10(底板底標(biāo)高+0.8〕抗壓工況底板恒載〔kN/m2〕10(底板底標(biāo)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，根本上可分為大柱跨、大小柱跨、小柱跨三種。其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根本控制在7.9m7.9m左右；大小柱跨：在停車位，柱子兩個方向的間距根本控制在7.9m5.05m左右，在車道區(qū)域，柱子兩個方向的間距根本控制在7.9m6.15m左右；小柱跨：柱子兩個方向的間距根本控制在5.4m5.05m左右。4.地庫建筑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)涇路東側(cè)地塊南塊〕工程地下車庫的施工圖為根底，綜合比擬了三個建筑方案，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(biāo)：下表為三種地庫方案下的停車指標(biāo)分析方案停車數(shù)量〔輛〕建筑面積〔平米〕單車指標(biāo)(平米/輛)備注大柱網(wǎng)6171858630.12此單車面積指標(biāo)含設(shè)備用房。大小柱網(wǎng)6171858630.12小小柱網(wǎng)6171978232.06大柱網(wǎng)與大小柱網(wǎng)車庫除了柱距的區(qū)別外，其余的布局均一樣，所以單車指標(biāo)是一致的。小小柱網(wǎng)由于柱子較密，單車指標(biāo)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(fēng)管的影響，風(fēng)機房的面積會有所增大，所以小小柱網(wǎng)的單車指標(biāo)也會增大。6.通風(fēng)機房布置圖a〕大柱網(wǎng)車庫通風(fēng)機房的局部布置圖b〕大小柱網(wǎng)車庫通風(fēng)機房的局部布置圖同大柱網(wǎng)c〕小小柱網(wǎng)車庫通風(fēng)機房的局部布置圖從上面兩圖可以看出，小小柱網(wǎng)的車庫機房面積更大7.地庫剖面及構(gòu)造層高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)地庫頂板構(gòu)造布置形式確定地庫層高圖4.1地庫頂板布置形式圖根據(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+構(gòu)造高度首先：規(guī)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600mm~650mm，無梁樓蓋式700mm~750mm。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：構(gòu)造高度，當(dāng)構(gòu)造為梁板式車庫時，構(gòu)造高度取梁高，當(dāng)為無梁樓蓋式車庫時構(gòu)造高度取板厚。構(gòu)造高度還取決于是否考慮人防，以及柱距的大小影響。結(jié)論：一般梁板式車庫在不考慮人防時，一般層高做3600mm~3650mm，考慮人防時，由于構(gòu)造高度增大，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300mm~350mm。8.地庫頂板構(gòu)造布置形式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(jìn)展優(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、350mm、400mm10.根底地庫根底采用獨立承臺+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(jìn)展比擬分析。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〔7.9m7.9m柱網(wǎng)〕、大小柱跨〔7.9m5.05m柱網(wǎng)〕、小柱跨〔5.05m5.4m柱網(wǎng)〕三種柱網(wǎng)形式下的頂板布置，進(jìn)展優(yōu)化比照分析，具體分析如下:5.1大柱網(wǎng)的頂板優(yōu)化分析設(shè)計條件：1.標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)7.9m×7.80m；2.柱子截面為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)化比照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)歷，本次比照框架梁采用400800,450800兩種截面，次梁采用250600，300600兩種截面，頂板厚度為250mm，頂板頂標(biāo)高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，梁含鋼量具體比照情況詳見表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比照〔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〕400800300600544206.501858644.87400800250600542387.301858644.75450800300600549244.101858645.29450800250600544145.501858644.86表1比照結(jié)果顯示，框架梁400800，次梁250600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根本為構(gòu)造鋼筋，因此采用C10160雙層雙向，通過手工計算，板含鋼量為20.68kg/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400800，次梁250600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)歷，本次比照框架梁采用400850，450850兩種截面，次梁采用300700，頂板厚度為250mm，頂板標(biāo)高為-1.5m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，比照不同截面框梁的梁板用鋼量和混凝土用量，比照分析詳見表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比照〔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〕400850300700484278.4718799.6342.55450850300700479578.5618799.6342.14比照結(jié)果顯示，框架梁采用450850，次梁300700是用鋼量較省，采用此截面組合時梁用鋼量為42.14kg/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根本為構(gòu)造鋼筋，因此采用C10160雙層雙向，通過手工計算，板含鋼量為20.68kg/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450850，次梁300700截面組合，頂板厚度250mm，地庫樓蓋含鋼量約為62.82kg/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、3.03.0、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(jìn)展比擬，選取出最優(yōu)的樓板厚度方案。1〕400板厚樓板計算書：圖5.4400mm板厚時樓板計算書2〕350板厚樓板計算書：圖5.5350mm板厚時樓板計算書3〕300板厚樓板計算書：圖5.6300mm板厚時樓板計算書總結(jié)：350mm板厚方案板配筋根本為構(gòu)造配筋，配筋計算值為：689，顯然優(yōu)于400mm板厚方案；300mm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(dǎo)致柱帽頂面配筋值變大，再者板撓度較大，局部地方撓度不滿足要求。由此可見，當(dāng)?shù)貛祉敯宀捎脽o梁樓蓋構(gòu)造時，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(jìn)展比擬，選取出最優(yōu)的柱帽托板方案。1〕3m3m柱帽托板計算書：圖5.73m3m柱帽托板計算書2〕2.8m2.8m柱帽托板計算書：圖5.82.8m2.8m柱帽托板計算書總結(jié)：比擬3m3m方案與2.8m2.8m方案，可知2.8m2.8m方案導(dǎo)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)計算比擬得知3m3m方案配筋量小于2.8m2.8m方案。故柱帽尺寸取3m3m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、3.03.0〕、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(jìn)展比擬，選取出最優(yōu)的柱帽托板方案。1〕350mm厚柱帽托板計算書：圖5.9350mm柱帽托板計算書2〕300mm厚柱帽托板計算書：圖5.10300mm柱帽托板計算書3〕400mm厚柱帽托板計算書：圖5.11400mm柱帽托板計算書總結(jié)：比擬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(dǎo)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(yīng)導(dǎo)致托板構(gòu)造配筋等增加較大，經(jīng)計算比擬，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)化方案在保證柱帽托板平面尺寸〔3.03.0〕、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(jìn)展比擬，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5.12ZMab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5.13ZMb型柱帽，托板厚度500mm時計算書總結(jié)：比擬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，且柱帽頂部配筋較大，經(jīng)計算比擬，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3.03.0，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擬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(jìn)展比照，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，用鋼量比擬大柱網(wǎng)--三種梁板布置形式用鋼量比照〔混凝土強度等級C35，柱截面：中柱500600，邊柱500500〕梁板形式主梁次梁板厚〔mm〕柱帽層高〔m〕單位面積頂板含鋼量〔kg/m2〕井字梁400800250600250-3.6065.43十字梁450850300700250-3.6562.82無粱樓蓋--350ZMab型，托板厚350，托板尺寸取3.03.03.3060.42綜上比照，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)化分析設(shè)計條件：f〕標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)7.9m×5.05m；車道為7.9m×6.650m、7.9m×6.10m；邊跨為7.9m×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)化比照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.次梁布置方式的比照相對于布置大柱網(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(jìn)展比擬，選出最優(yōu)的次梁布置方向。地庫構(gòu)造布置大跨方向跨度為7.9m，小跨方向跨度5.05m，走道局部跨度6.1m?？v向布置次梁時，主框架梁截面尺寸沿長跨方向取為400850〔mm〕，沿短跨方向截面尺寸取為400800〔mm〕，次梁截面尺寸300600〔mm〕；橫向布置次梁時，主梁截面尺寸皆取為400800〔mm〕，次梁截面尺寸300700〔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，在其他條件一樣，僅變化梁高和梁布置的條件下，進(jìn)展比照分析。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(jìn)展比照，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比照大小柱跨—單向梁優(yōu)化比擬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40080040080030070025020.2839.08縱向布置40085040080030060025021.6837.09c.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58.77kg/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大板構(gòu)造局部平面布置圖b.梁含鋼量本次比照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(biāo)高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，梁含鋼量具體比照情況詳見表5表5大板構(gòu)造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比照〔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〕300800300500460561.081858624.78300800300600433239.661858623.31300800300700410007.161858622.06300800300800400528.301858621.55300800300500/300700432867.941858623.29300800400800418556.721858622.52300800300700460561.081858624.78350800300700413910.221858622.27400800300700405918.241858621.84450800300700399970.721858621.52400850300700393279.761858621.16350700300700450152.921858624.22400700300700426734.561858622.96300700300700438815.461858623.61表5比照結(jié)果顯示，當(dāng)長跨梁截面不變時，短跨梁截面梁高越高，梁含鋼量越低；當(dāng)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(dāng)于含鋼量減少4kg/m3，因此選用長跨梁400700，短跨梁300700的截面組合，此時梁含鋼量為22.96kg/m2。c.板含鋼量本次比照板采用了不同的加腋尺寸以及不同方向的加腋方式，板含鋼量具體比照情況詳見表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比照〔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600100558137.581858630.03僅長邊加腋600100526541.381858628.33表6比照結(jié)果顯示，雙向加腋板含鋼量最低，此外當(dāng)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33.97kg/m2，稍多于盈建科計算結(jié)果。d.結(jié)論綜上可得寶山工程大小柱網(wǎng)大板布置方案，框架梁采用長跨梁400*700，短跨梁300*700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56.93kg/m2，此外可以發(fā)現(xiàn)板加腋對板含鋼量的降低有較大的效果，建議采用大板構(gòu)造形式時，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)要求≥L/6和bc+4*h取兩者最大值，根據(jù)分析柱帽尺寸0.33L~0.38L較為經(jīng)濟合理，因兩個方向跨度不等，根據(jù)受力特點應(yīng)選矩形柱帽，選定柱帽尺寸30002500、30002000。無梁樓蓋構(gòu)造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(jìn)展比照，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(yīng)接近受力構(gòu)件的配筋率，現(xiàn)做如下分析：板厚300時，托板厚度優(yōu)化方案當(dāng)柱帽類型及尺寸〔ZMb3.02.5、3.02.0〕、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(jìn)展比擬，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)：經(jīng)過比擬500mm厚托板方案與400、450mm厚托板方案，可知400、450mm厚托板方案導(dǎo)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)過比擬400mm厚托板方案與350mm厚托板方案，可知350mm厚托板方案導(dǎo)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(yīng)導(dǎo)致托板另一個方向構(gòu)造配筋等增加較大。經(jīng)綜合比擬，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)過比擬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400mm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)綜合比擬，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3.0*2.5、3.0*2.0，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擬大小柱網(wǎng)--三種梁板布置形式用鋼量比照〔混凝土強度等級C35，柱截面：中柱500*600，邊柱500*500〕梁板形式長跨主梁短跨主梁次梁板厚〔mm〕柱帽層高〔m〕單位面積頂板含鋼量〔kg/m2〕單向梁400*850400*800300*600250-3.6558.77框架梁+大板400*700300*700-250+加腋-3.5056.93無粱樓蓋3503.3055.67綜上比照，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)化分析設(shè)計條件：標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)5.40m×5.05m；車道5.40m×6.10m、5.40m×6.65m柱子截面為500mm×500mm；層高為2.9m+梁高；混凝土等級為C35，框架抗震等級為四級，鋼筋均采用級；荷載條件：取覆土厚度1.2m，附加恒荷載22kN/m2，活荷載5kN/m2；混凝土容重：26kN/m3；地庫形式：非嵌入式，其他：優(yōu)化比照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大板構(gòu)造優(yōu)化布置局部平面布置圖梁含鋼量根據(jù)以往經(jīng)歷，本次比照框架梁采用〔6m+跨為框梁1：400600，5m+跨為框梁2：300600、300550、400600兩種截面〕，頂板厚度為(6m+跨板厚300mm，5m+跨板厚250mm〕，頂板頂標(biāo)高為-1.500m，頂板恒載取22kN/m2，頂板活載取5kN/m2，梁含鋼量具體比照情況詳見表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比照〔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〕400*600300*600373286.341978218.87400*600300*550428478.121978221.66400*600400*600436786.561978222.08表10比照結(jié)果顯示，框架梁1:400*600,框架梁2：300600，含鋼量最少，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30.77kg/m2。c.結(jié)論綜上可得寶山工程小小柱網(wǎng)的框架梁+大板構(gòu)造布置方案，采用框架梁1：400600，框架梁2：300600頂板厚度為(6m+跨300mm〕，〔5m+跨250mm〕，樓蓋含鋼量為49.64kg/m25.3.2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〔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(jìn)展比擬：結(jié)果如下：在柱網(wǎng)尺寸、板厚、荷載等前提條件均一樣的情況下進(jìn)展試算比照分析，計算結(jié)果詳見圖1-1~1-3：(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(yīng)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奉獻(xiàn)。(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厚進(jìn)展配筋計算的，而B類型支座是按照板厚+托板厚度進(jìn)展配筋計算的。結(jié)論：當(dāng)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。但是實際工程工程有車道〔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*類〕、2000mm×2000mm〔以下簡稱Y類〕、2500mm×2500mm〔以下簡稱Z類〕進(jìn)展分析試算：1〕5.05m×5.4m跨*向比擬：(a)*類*向柱上板帶配筋(b)Y類*向柱上板帶配筋(c)Z類*向柱上板帶配筋圖5.20不同類別*向柱上板帶配筋簡圖根據(jù)比照，*類板底非構(gòu)造，Y、Z類均到達(dá)構(gòu)造，最后此跨度采用2000mm寬托板2〕5.4m×6.65m跨y向比擬：圖5.21*、Y、Z類(分別為左、中、右)y向柱上板帶配筋根據(jù)比照，三者均為計算值，2500相對配筋值最優(yōu)。經(jīng)比照優(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(fù)筋長度選?。焊鶕?jù)柱上板帶彎矩示意圖進(jìn)展分析，如下列圖：圖5.22柱上板帶彎矩示意圖如下圖，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,因而柱上附加頂筋圍應(yīng)該延伸至M2并伸出lae。綜上，對應(yīng)2500mm寬托板的負(fù)筋從軸線伸出長度為1250+450=1700mm；2000mm寬托板的負(fù)筋從軸線伸出長度為1000+450=1450mm；相對圖集通常做法，該做法可節(jié)省30%左右的負(fù)筋用鋼量。d.結(jié)論綜上分析，小跨柱網(wǎng)采用無梁樓蓋樓時，頂板板厚取250mm，柱帽類型取有托板無柱帽形式〔ZMb型〕，托板尺寸取2.02.0，2.52.0,2.52.5三種主要形式，托板厚取150mm,200mm，250mm。5.3.3.小柱網(wǎng)兩種梁板布置形式的用鋼量比擬小柱網(wǎng)—兩種梁板布置形式用鋼量比照〔混凝土強度等級C35，柱截面：中柱500*500，邊柱500*500〕梁板形式主梁板厚〔mm〕柱帽層高〔m〕單位面積頂板含鋼量〔kg/m2〕框架梁+大板300*600250+300-3.4049.64無粱樓蓋-250有托板無柱帽，托板主要為2.0*2.0，2.5*2.0，2.5*2.5，托板厚主要為150，200,2503.2048.28綜上比照，地庫采用小柱跨的柱網(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)。六、地庫外墻的優(yōu)化分析對不同高度地下室擋土墻分三種不同厚度進(jìn)展經(jīng)濟性比照分析，分別對擋土墻外側(cè)豎向分布筋，側(cè)豎向分布筋以及水平分布筋進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計。得到不同厚度擋土墻每延米所需混凝土的用量和鋼筋用量，以供之后的設(shè)計參考。6.1擋土墻荷載擋土墻荷載采用水土分算法，水容重：10kN/m3；土容重18kN/m3，場地堆載按10kN/m2，水荷載從室外場地標(biāo)高以下0.5m開場計算，取靜止土壓力系數(shù)為0.5。圖6.13.95m墻高荷載示意圖6.2計算模型圖6.2300mm墻計算模型6.3擋土墻配筋對于擋土墻外側(cè)豎向分布筋，在滿足水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(jìn)展優(yōu)化設(shè)計。地下室擋墻環(huán)境類別取二b類，裂縫控制等級三級，QUOTE=0.2。擋土墻外側(cè)水平分布鋼筋最小配筋率取0.002。對于擋土墻側(cè)豎向分布鋼筋，在滿足受彎構(gòu)件最小配筋率的要求下進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計；擋土墻側(cè)水平分布鋼筋最小配筋率取0.002。對于擋土墻水平分布鋼筋，在滿足規(guī)規(guī)定地下室剪力墻水平分布鋼筋間距以及最小配筋的要求下對其進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計。擋墻水平分布鋼筋分加密區(qū)和非加密區(qū)，加密區(qū)鋼筋間距取100mm，非加密區(qū)鋼筋最大間距取150mm。水平鋼筋最小配筋率取0.003。6.4配筋表1.2m覆土墻計算高度墻厚3003504003.95m附加182001420012190外側(cè)162001420014190側(cè)10/121501216012140水平101501014010/121503.75m附加162001220010190外側(cè)142001420014190側(cè)10/121501216012140水平101501014010/121504.15m附加182001620014200外側(cè)182001620016200側(cè)10/121501216012140水平101501014010/121504.35m附加202001820014200外側(cè)182001620016200側(cè)10/121501216012140水平101501014010/121504.55m附加222002020016200外側(cè)202001820016200側(cè)10/121501216012140水平101501014010/121506.5每延米配筋量及混凝土量表1：混凝土量〔m3/m〕鋼筋量〔kg/m〕3003504003003504003.751.1251.3131.5114.93112.4120.1133.951.1851.3831.58134.07121.26123.08554.151.2451.45251.66148.86138.554136.954.351.3051.52251.74159.388147.995149.3824.551.3651.59251.82184.323170.369158.689表2混凝土造價〔元/m〕鋼筋造價〔元/m〕總造價〔元/m〕3003504003003504003003504003.75461.25538.33615482.70472.08504.47944101011193.95485.85567.03647.8563.09509.29516.951049107611654.15510.45595.52680.6625.21581.92575.191135117812564.35535.05624.22713.4669.42621.57627.401204124613404.55559.65652.92746.2774.15715.54666.49133413691412綜上比照，擋土墻計算高度為3.75m~4.35m時，墻厚取350mm鋼筋用量最少；墻高超過4.35m時，400mm厚墻體鋼筋用量最少。圖6.3配筋示意6.6結(jié)論通過對不同高度地下室擋土墻三種不同厚度進(jìn)展經(jīng)濟性比照分析，對擋土墻外側(cè)豎向分布筋，側(cè)豎向分布筋以及水平分布筋進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計。1〕針對側(cè)墻含鋼量：覆土1.2m，擋土墻計算高度在3.75m~4.35m時，墻厚350mm鋼筋用量最少，超過4.35m時，400mm厚墻體鋼筋用量最少。2〕針對側(cè)墻總造價：假設(shè)混凝土單價按410元/m3，鋼筋單價按4200元/噸計算，根據(jù)以上計算表格可知，地下室外墻取300厚時，外墻總造價最低。七、樁基和根底的優(yōu)化分析7.1地庫根底底板的優(yōu)化分析地庫根底分為大柱網(wǎng)，大小柱網(wǎng)，小柱網(wǎng)3種，根底形式均采用獨立承臺+防水板，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，分別選取典型柱網(wǎng)進(jìn)展比擬分析。7.1.1各種柱網(wǎng)底板的方案比擬a.大柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)7900mm7800mm，承臺CT1、CT2尺寸分別為2500mm2500mm，高度900m，CT3尺寸2200mm2200mm，高度600m，筏板厚400mm，筏板采用C10/12150雙層雙向配筋，板面局部附加。圖7.1800厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.2900厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.3900厚承臺局部配筋結(jié)果800厚承臺：承臺配筋較大，沖切滿足要求。900厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，沖切滿足要求。1000厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，但承臺混凝土浪費，沖切滿足要求。因此，大柱網(wǎng)采用2500mm2500mm，900厚承臺。b.大小柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)7900mm5050mm、7900mm6650mm，承臺CT1尺寸2500mm2100mm，承臺CT2、CT3、CT4尺寸2500mm2500mm，高度900m，CT5尺寸2200mm2200mm，高度600m，筏板厚400mm，筏板采用C10/12150雙層雙向配筋，板面局部附加。圖7.4800厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.5900厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.61000厚承臺局部配筋結(jié)果800厚承臺：承臺*方向配筋較大，筏板板面附加鋼筋較多，沖切滿足要求。900厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，筏板附加鋼筋較少，沖切滿足要求。1000厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，筏板附加鋼筋較少，但承臺混凝土浪費，沖切滿足要求。因此，大小柱網(wǎng)采用2500mm2100mm，900厚承臺。c.小柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)5400mm5050mm、5400mm6650mm，承臺CT1尺寸2200mm2200mm，高度600m，筏板厚400mm，筏板采用C10/12150雙層雙向配筋。圖7.7500厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.8600厚承臺局部配筋結(jié)果圖7.9700厚承臺局部配筋結(jié)果500厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，沖切不滿足要求。600厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，沖切滿足要求。700厚承臺：承臺構(gòu)造配筋，沖切滿足要求，但承臺混凝土浪費。因此，小柱網(wǎng)采用2200mm2200mm，600厚承臺。7.1.2根底含鋼量統(tǒng)計表1各種不同形式柱網(wǎng)根底含鋼量統(tǒng)計柱網(wǎng)形式筏板面積〔m2〕根底總含鋼量〔kg〕根底砼總量〔m3〕單位面積根底含鋼量〔kg/m2〕單位面積根底砼用量〔m3/m2〕大柱網(wǎng)19515.30716211.518947.8036.700.46大小柱網(wǎng)19515.30765390.079097.9539.220.47小小柱網(wǎng)20771.1654912.788920.1031.530.437.1.3結(jié)論大柱網(wǎng)采用2500mm2500mm900mm承臺最優(yōu)，大小柱網(wǎng)采用2500mm2100mm900mm承臺最優(yōu)，小柱網(wǎng)采用2200mm2200mm600mm承臺最優(yōu)。根底單位面積含鋼量小柱網(wǎng)最省，其次是大柱網(wǎng)、大小柱網(wǎng)。7.2地庫樁基的優(yōu)化分析由于地庫柱底軸力既有抗拔工況又有抗壓工況，樁基在使用時承受壓和拔兩種受力狀態(tài)。樁型選取預(yù)制PHC管樁和預(yù)制HKFZ空心方管樁兩種，相對于預(yù)制實心方樁和灌注樁來說，預(yù)制空心樁存在施工快、造價低的優(yōu)點；PHC管樁相比HKFZ空心方樁，生產(chǎn)廠家多，供貨速度更快，但造價稍高而被廣泛應(yīng)用。但近年來，由于施工過程中的原因，預(yù)制PHC管樁在抗拔地庫中出現(xiàn)過樁與樁接頭裂縫開裂、樁與底板接頭開裂導(dǎo)致地庫整體或局部上浮的情況出現(xiàn)，故PHC管樁在抗拔工況時單樁承載力不宜過高。而預(yù)制HKFZ空心方樁在樁與樁之間的接頭設(shè)計較PHC管樁有十清楚顯的改善，且生產(chǎn)廠家也逐步增多，供貨速度及樁身質(zhì)量有了顯著提高，在獨立地庫樁基使用比例中較以往有了提高。本次樁基布置與頂板布置對應(yīng)，同樣分為大柱網(wǎng)，大小柱網(wǎng)，小柱網(wǎng)3種，每種柱網(wǎng)分別進(jìn)展整體分析，布置圖僅選取典型柱網(wǎng)。PHC400管樁造價按125元/m計；PHC500管樁造價按155元/m計；HKFZ350空心方樁造價按130元/m計；HKFZ400空心方樁造價按145元/m計；7.2.1各種柱網(wǎng)樁型及數(shù)量的比擬a、大柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)7900mm*7800mm，抗壓工況時單柱軸力普遍在1950~2050kN，抗拔工況時單柱軸力普遍在600~700kN。采用PHC400管樁和HKFZ350空心方樁時，單柱下以布置3根樁為主，HKFZ400空心方樁時單柱下布置2樁為主。各樁型承載力及總造價見下表：地庫樁基選型匯總表樁型樁徑〔mm〕樁長〔m〕承載力〔kN〕單位承載力〔kN〕的造價〔元〕總樁數(shù)〔根〕總造價〔萬元〕PHC400AB95400247004.281151345.3HKFZ-AB350(170)350237304.091151344.14HKFZ-AB400(220)4002710503.73810317.11b、大小柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)7900mm*5050mm、7900mm*6650mm，抗壓工況時單柱軸力普遍在1250kN和1450kN，抗拔工況時單柱軸力普遍在400~550kN。單柱下以布置2根樁為主。各樁型承載力及總造價見下表：地庫樁基選型匯總表樁型樁徑〔mm〕樁長〔m〕承載力〔kN〕單位承載力〔kN〕的造價〔元〕總樁數(shù)〔根〕總造價〔萬元〕PHC400AB95400257504.161050328.12HKFZ-AB350(170)350247704.051050327.6HKFZ-AB400(220)400217404.111050319.72c、小小柱網(wǎng)典型柱網(wǎng)5400mm*5050mm、5400mm*6650mm，抗壓工況時單柱軸力普遍在1150kN和950kN，抗拔工況時單柱軸力普遍在240~300kN。單柱下以布置2根樁為主。各樁型承載力及總造價見下表：地庫樁基選型匯總表樁型樁徑〔mm〕樁長〔m〕承載力〔kN〕單位承載力〔kN〕的造價〔元〕總樁數(shù)〔根〕總造價〔萬元〕PHC400AB95400205005.001653413.25PHC500AB1005002912003.74740332.63HKFZ-AB350(170)350195004.941653408.29HKFZ-AB400(220)4002912003.50740311.177.2.2小結(jié)通過比照可知，每種柱網(wǎng)方案均采用HKFZ400空心方樁造價最低；橫向比對可知，采用PHC管樁時，大小柱網(wǎng)的樁基造價最低；采用HKFZ空心方樁時，小小柱網(wǎng)的造價最低。八、優(yōu)化分析匯總與總結(jié)表1寶山地庫優(yōu)化工程各柱網(wǎng)梁+板+柱含鋼量及混凝土量匯總〔每平米〕構(gòu)造體系布置形式梁/柱帽鋼筋用量板/板帶鋼筋用量柱鋼筋用量梁砼用量板砼用量柱砼用量鋼筋用量匯總砼用量匯總大柱跨框架梁+井字次梁44.7520.685.980.1540.2050.02471.40.383框架梁+十字次梁42.1420.685.980.1420.2050.02468.80.371無梁樓蓋12.87(柱帽)47.556.2800.3430.07566.70.418大小柱跨框架梁+單向次梁37.0921.686.010.1280.2080.02864.780.364框架梁+變截面大板22.9633.976.010.0650.2470.02762.940.339無梁樓蓋11.66(柱帽)44.015.460.0090.3380.07261.130.419小小柱跨框架梁+大板18.8730.776.310.0600.2350.07758.410.372無梁樓蓋12.78(柱帽)35.505.9900.2380.05756.670.295注：鋼筋單位kg/m2，混凝土單位m3/m2根據(jù)與甲方溝通以及以往經(jīng)歷，固定選取外墻含鋼量取整為12kg/m2，集水坑取整8kg/m2，風(fēng)井+樓梯+坡道整體取值5kg/m2，對地庫每平米總用鋼量進(jìn)展分析比照，統(tǒng)計表格如下表2，表2寶山地庫優(yōu)化工程各柱網(wǎng)總含鋼量匯總構(gòu)造體系布置形式梁鋼筋用量頂板鋼筋用量柱鋼筋用量底板鋼筋用量外墻鋼筋用量集水坑鋼筋用量風(fēng)井樓梯坡道鋼筋用量鋼筋用量匯總大柱跨框架梁+井字次梁44.7520.685..9836.701285133.1框架梁+十字次梁42.1420.685.9836.701285130.5無梁樓蓋12.87(柱帽)47.556.2836.701285128.4大小柱跨框架梁+單向次梁37.0921.686.0139.221285129.0框架梁+變截面大板22.9633.976.0139.221285127.16無梁樓蓋11.66(柱帽)44.015.4639.2212851