160923 结构 地库经济性研究.docx

地下室经济性结构专业从结构的角度讲，地库的经济性和安全性是一个矛盾的两个方面，为了使其达到平衡，在保证安全的前提下达到最大的经济性，要求结构人员具有坚实的力学基础，以及与建筑、设备等其他专业的相互配合。方案阶段的合理性，是实现地库优化设计的最根本的前提。现有地下室设计结构类型基本均为框架结构，外围为混凝土挡土墙，以两个典型地库为例，统计其含钢量指标如下：将其表示为柱状图，如下所示：由图可知，地下室顶板的用钢量最大，占到总用钢量的一半左右。由于地库的柱距较大，板面上的附加荷载也比较大，是一种特殊的楼盖结构，而且地下车库顶板的结构形式多种多样，同一工况下选择不同的结构形式可能会造成工程造价差异较大。基础部分的造价，占到总造价的30%左右，影响基础造价的因素众多，在不同的地质条件下，相同的上部结构可能有着完全不同的基础方案。在地下工程的设计中，外部挡土墙的体量很大。与基础和顶板相比，地下室外墙的结构形式的变化性较小。主要问题是设计参数的选去，同一计算参数在各种规范手册中的取值不尽相同，设计时很容易造成钢筋的让费。本文将从设计参数选取的角度，分析不同参数的选取对地下车库侧壁的工程造价的影响。除了在结构的含钢量上可以减少车库的成本之外，在地库结构的构造上，也可以进行优化设计，以达到节约成本的目的。地下车库荷载的合理选择消防车等效均布荷载消防车以其轮压荷载大、作用位置的不确定、作用时间短等显著特点，在结构设计中受到广泛关注，如何安全、合理地确定消防车等效均布活荷载是结构设计中难以回避的问题。现行《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中消防车荷载取值比较粗略，只规定了“板跨不小于2m单向板取35kN/m2，板跨不小于6mx6m双向板取20kN/m2。”对于其它跨度的双向板的双向板，规范并未给出明确的活荷载。图1.1 300kN级消防车的平面尺寸与排列间距图1.22 轮压随覆土厚度的扩散情况图1.3 3台消防车的不利排列情况经过计算，可以得到以下结果图1.44 消防车等效活荷载与覆土厚度的关系地下水浮力水浮力本质是作用在地下结构顶面与底面的水压力之差，根据实际情况这个水压力可能是孔隙水压力或者静水压力，在渗流情况下还需要对地下水进行渗流分析。处理抗浮问题的常规做法是：在勘察阶段尽力查明场地水文地质条件，提供有足够安全度、经济合理的抗浮设防水位；在设计阶段以抗浮水位为起始点计算浮力，进行相应的抗浮验算。地下水浮力应该作为荷载项考虑。地下水埋藏较浅时，水头较高，水浮力大于自身重力时，地下水浮力是不利荷载，会造成结构抗浮稳定性不足。地下水埋藏较深，水头较低，水浮力小于自身重力时，水浮力能够平衡部分上部结构荷载，从而减小对地基基础的承载力需求，这时考虑地基基础承载力时水浮力是有利荷载，其与上部结构竖向荷载组合后的剩余反力可用于地基基础设计。地库顶板的经济性分析车库顶板形式地下汽车库相对于上部结构， 往往面临更为复杂的荷载环境，不但要承受上部结构传来的荷载，同时还要综合考虑绿化覆土、消防荷载、水压力、土压力、抗浮抗渗、不良地质等多种因素耦合的影响。多因素的共同影响使得在保证安全，且满足现行规范的基础上，对地下工程结构进行优化设计变得更为困难。地下车库顶板与普通楼板结构比较，具有荷载大、双向柱距尺寸接近、耐久性要求高等特点。根据车库顶板结构的这些特点，通常采用的顶板结构形式有：肋梁楼盖和无梁楼盖、预应力楼盖等结构形式。肋梁楼盖通常传统的楼盖形式为梁板式楼盖。即在纵横两个方向都设置梁，有主梁和次梁之分。适用于较大开间的房间。对跨度较大的房间，为使楼板的受为与传力较为合理，在楼板下设梁，减小楼板的跨和厚度。这样，板上的荷载由楼板传给梁，再由楼板传给墙或柱，这样组成的楼板为梁板式楼盖。图2-2 肋梁楼盖的主要形式无梁楼盖(1)带柱帽的无梁楼盖。其组成包括柱、柱帽、柱上托板及平板。柱帽及柱上托板有三个功能，一是增强平板与柱的连结，增强结构的刚度；二是可以缓和柱对平板的冲切作用；三是可以减少板的计算跨度和柱的计算长度。这种楼盖的内景略差一点。图2-2 带柱帽的无梁楼盖(2)平板无梁楼盖。其组成仅包括柱及平板。这种楼盖在节点处平板受柱的冲切作用较大，需要在柱顶处在平板内设置受剪配筋来加强。这种楼盖的天花平整，且楼板的支模和配筋施工较传统的梁板式楼盖方便、高效。图2-3无柱帽的无梁楼盖相关文献资料表明，实际工程楼盖的选型取决于多个方面，经济性只是衡量其优缺点的主要因素之一。当对楼层净高有较高要求，而增加层高又受到严格控制时，无梁楼盖可能会成为首选方案；当楼盖有防水要求，楼盖厚度要满足规范限值，且无太多不规则隔墙设置时，可选择主梁大板式楼盖或单向次梁的方案；当楼盖无防水要求，且其上部存在较多不规则房间功能划分，即填充墙体的布置较为零乱，很难实现在墙下设梁，