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地下室顶板,如何通过设计优化降低成本?

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  在目前房地产开发项目中,住宅小区所占比重最大,而地下停车库是住宅小区必备的附属功能。在国家大力推展绿色经济的今天,一个高品质的地下车库,不仅要能够实现建筑需要的功能需求,更要具有良好的成本经济性......

  因此,本文关于地下室顶板经济性的介绍与分析,不仅有助于我们了解影响顶板体系建造成本的几大因素,更有助于在实际工程实施中对建造成本的有效控制。

  0 1

  不同顶板结构体系介绍

  Part 1

  主次梁结构

  主次梁结构为传统的顶板结构体系,根据次梁的布置情况可分为单次梁结构,双次梁结构,十字梁结构,艹字梁结构,井字梁结构。

  

  

  

  

  

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  Part 2

  大板结构

  大板结构根据结构算法不同及是否加腋分为:大板结构(传统算法)、大板结构(有限元算法)。

  加腋大板结构(有限元算法),如下:

  

  

  Part 3

  无梁楼盖结构

  顾名思义,无梁楼盖结构即顶板体系为无梁结构,竖向荷载全部由顶板承担。

  

  02

  为什么要重点控制顶板

  在整个小区建造系统中,地下室往往由于其位置的重要性,如作为上部结构基础,抵抗侧土压力,水浮力及小区路面荷载等,在成本投资上占有较大比重。

  而地下室顶板体系作为地下室结构的重要组成部分,其建造成本约占地下室整体建造成本的40%~50%,因此地下室顶板体系成本控制是地下室成本控制的重中之重。

  

  小区地下室顶板需承托小区绿化,因此顶板厚度一般较大,常规不小于160厚,部分地区要求不小于250厚,根据项目中柱网的大小不同会有不同程度的上浮,如此厚重的顶板其经济成本可见一斑,当不能根据项目情况恰当选择结构体系而做到材尽其力时,很容易造成材料浪费,成本控制失衡。

  
某项目地下室各部分钢筋含量

  

  某项目地下室各部分混凝土含量

  03

  影响顶板性价比的因素及解决方法

  结构设计经济,就是结构设计做到材尽其用 -- 建筑结构的构件能对结构安全出力,出最大的力。因此,要想得到经济的设计,就必须关注结构构件“抗力”的有效性,效率低的构件占用材料用量。增加结构自重,不仅不出力,反而会成为成本的累赘。

  

  结合规范要求,经济的顶板体系的选择一般与如下几个因素有关:

  Part 1

  顶板厚度

  不同的顶板厚度可匹配不同的顶板结构体系,板厚越厚,其平面外刚度越大,在体系中可承担的荷载就越大。当板厚达到一定厚度,如不小于250厚时,不应忽略板的作用,应考虑楼板与梁变形协调,共同承担上部荷载。可实现上述要求的典型楼板体系为《无梁楼盖结构》、《加腋大板结构》、《大板结构-有限元算法》。

  Part 2

  柱网尺寸

  一般,大柱网地库空间较开阔,典型柱跨内覆土荷载较大,各种结构体系都可作为备选方案。然而,对于小柱网地库,由于跨度较小,加腋之间或柱帽之间尺寸过小,现场施工难度大。

  

  综合考虑,加腋大板及无梁楼盖方案不尽为最优方案,可考虑采用大板方案(有限元算法)作为优选方案。

  Part 3

  层高

  当由于项目综合因素,地下室层高要求较低时。无梁楼盖结构、加腋大板结构、大板结构(有限元算法)由于充分考虑了板的承载力,梁截面高度可有一定程度的降低,可优先考虑。

  【3.1】基本情况:

  某小区地下车库,典型柱网尺寸为大柱网,顶板覆土1.5m,无人防,地下室成本指标超标。

  【3.1.1】工程概况:

  柱网尺寸:8.4*8.4

  顶板覆土:1.5m

  顶板厚:300厚

  顶板结构体系:大板结构(传统算法)

  

  

  【3.1.2】原设计方案及估算:

  原顶板体系为300厚大板结构(传统算法)方案。

  成本造价如下:

  

  【3.2】偏差分析:

  原大板结构方案虽能满足结构计算要求,但从结构受力角度:

  

  1.   此方案未能有效发挥300厚楼板的承载潜力,忽略了楼板平面外的刚度,导致竖向荷载最终全部由框架梁来承担,进而导致梁配筋偏大;

      

  2.   由于柱网尺寸较大,覆土较厚,导致楼板弯矩非常大,而板的面外刚度又非常小(刚度与高度的三次方成正比)。为抵抗如此大的弯矩,只能通过加大楼板配筋的方式来解决,最终导致楼板配筋量失衡。

      

  【3.3】方案优化:

  【3.3.1】优化过程简述:

  根据地区规定,地下室顶板板厚不小于250。此种情况不应忽略楼板面外刚度及与梁共同承担荷载的潜力,应优先考虑能够发挥楼板与梁变形协调的结构体系,其次应考虑减小楼板跨度。使楼板弯矩与配筋达到经济性上的平衡,根据上述分析,《加腋大板结构》、《双次梁结构》应为首选。

  构体系优化方案:

  

  优化前后的工程造价对比(加腋大板 结构—— 大板结构),如下表:

  

  优化后的工程造价明细如下表:

  

  钢筋为5500元/吨,混凝土为500元/m3,模板为65元/m2。

  优化前后的工程造价对比(双次梁结构——大板结构),如下表:

  

  下表是优化后的工程造价明细表:

  

  【3.3.2】优化结果:

  经与设计及三审沟通,本项目楼盖体系最终确定采用加腋大板结构。

  优化后楼盖体系总价5247万元,每平米造价为477元/m。较原方案节约了627万元,优化率11.95%成本控制在目标成本范围内。

  如下表:

  

  04

  经验教训总结

  同样的建筑功能可通过不同的结构体系实现,然而不同的结构体系所代表的经济性不同,通常在保证结构安全的情况下,凡能够充分利用材料抗力的体系就为最优结构体系。

  

  通过本案例可知,在充分利用材料抗力方面,《加腋大板结构》优于《双次梁结构》优于《大板结构》,当业主对不同结构体系经济性尚无清晰概念时,建议通过不同体系的经济性对比给出更直观的数据支撑。

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