人防楼盖优化设计经济分析

人防楼盖优化设计经济分析

王永华

四川宏图都市建筑设计有限公司，重庆，400020

[摘 要]本文结合某核5级人防地下室设计，提出采用整体现浇混凝土楼板结构、加腋大板结构和密肋楼盖结构三种方案，通过优化设计，对比分析了三种方案的经济性，指出密肋楼盖方案具有成本低、方便施工、工期短等优势。

[关键词]人防楼盖；加腋大板；密肋楼盖；经济分析

中图分类号：TU375  文献标志码：A文章编号：

Economical analysis on the optimum design of civil air defense basement floor

Wang yonghua

(Sichuan hongtu urban architectural design co.LTD,Chongqing 400020,China)

Abstract: In the process of designing a nuclear level 5 civil air defense basement , three floor layout plans are proposesed: an overall cast-in-place concrete floor, a haunched large plate floor, and a ribbed floor . Through optimization design, the economic benefits of the three plans are compared and analyzed. It is pointed out that the ribbed floor plan has advantages such as low cost, convenient construction, and short construction period.

Keywords:civil air defense basement floor; haunched slab; multi ribbed floor slab; economical analysis

1

1 前言

在实际工程中，由于平面功能布置、楼层净高、土建造价等方面的需求不同，相同尺寸的柱网，可以设计不同平面布置形式的楼盖。从楼盖受力角度可分为两类，即梁板式楼盖和无梁楼盖。其中，梁板式楼盖根据次梁布置的方式分为单向和双向设置次梁。同一跨度内次梁根数又可设为置单根或多根。无梁楼盖根据工艺的不同，分为密肋楼盖和空心楼盖。鉴于楼盖形式的多样性，在具体工程中如何选型，须综合各方面的因素。其中，经济性是需要重点考虑的因素之一。本文结合项目的需要，为合理控制工程成本，对不同楼盖进行设计后的经济性做分析对比。

2结构设计

2.1工程概况

本工程为全埋式甲类人防地下室，地下一层，地下人防总建筑面积8713平方米，共掩蔽人数2540人，共4个防护单元，防护等级为核5级，防生化武器等级为丙级。人防地下室平时为车库，战时为二等人员掩蔽所，车库结构形式为框架结构，地上部分结构为剪力墙结构，抗震设防烈度为6度，非主楼区域人防地下室抗震等级为四级，主楼区域人防地下室抗震等级为三级，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，结构主体设计合理使用年限为50年。梁板混凝土强度等级为C35。

2.2楼盖设计选型

本项目非主楼区域柱网为8.1mX8.1m,人防顶板上覆土1.5米，为绿化用地，活荷载为5KN/m2，楼盖设计有跨度大，负荷重的特点。合理的选择地库楼盖形式对项目的土建成本有直接地影响。

根据本项目楼盖的特点，提出了井字梁楼盖、加腋大板楼盖、密肋楼盖三种形式作对比。

2.3规范要求

《人民防空地下室设计规范》（GB50038-2015）（以下简称人防规范）第4.11.3条，人防顶板采用实心截面时最小厚度为200mm，采用密肋板，实心截面厚度不小于100mm。人防规范第4.8.2条规定顶板覆土1.5米，顶板区格最大短边净跨3米，核5级顶板等效静荷载标准值为145KN/m2，顶板区格最大短边净跨8.1米时，核5级顶板等效静荷载标准值为130KN/m2。

人防规范第4.2节规定，人防荷载作用下，材料强度设计值可较静载下材料强度设计值放大，对HRB400级钢筋放大系数为1.2，混凝土弹性模量可取静荷载作用时的1.2倍，钢材弹性模量同静荷载作用时一样。

密肋楼盖是由薄板和小间距肋梁形成的大跨度双向板，其整体性好，刚度大，荷载取值按大板取值。根据人防规范规定，密肋楼盖和加腋大板方案顶板等效静荷载标准值为130 KN/m2。井子梁楼盖顶板等效静荷载标准值为145 KN/m2。

2.4结构分析

加腋大板采用盈建科板加腋模块建模，楼板按弹性板6参与整体计算，板元细分最大控制长度为1米，弹性板荷载计算方式采用有限元计算梁与弹性板变形协调，弹性板与梁共同作用时，考虑梁向下相对偏移，如图

1 所示，板和梁之间设置一个竖向的偏心刚域，该偏心刚域的长度就是梁的中和轴和板中和轴的实际距离，因为考虑了板的共同作用，梁的刚度系数就不需要放大，而是取梁自身的刚度就可以。

井子梁楼盖和密肋梁楼盖采用盈建科

图1梁板位置示意

的空间框架单元计算。

采用北京盈建科软件股份有限公司研发的多高层建筑结构设计软件YJK-A V5.0进行整体设计和配筋。根据模盒厂家提供的相关资料，密肋楼盖主要采用980X980X

450，980X680X450，680X680X450箱模，箱模之间预留空隙150x320（楔形）布置密肋梁，混凝土浇筑后形成150（320）x600的正交楔形梁楼盖。在软件进行整体设计和配筋时，密肋梁按照次梁输入，考虑刚度放大系数。

采用以上参数，计算模型选取柱网尺寸为8.1mX8.1m，取5X5跨建模（如图2），

图2 楼盖模型示意

经过计算分析，主次梁截面和板厚的确定以满足梁板配筋处于合理范围之内作为前提条件，经计算三种形式楼盖结构布置如下：

井字梁楼盖次梁高度300x800,主梁截面500x1100,板厚250，布置详图3。该楼盖形式为传统结构形式，工艺成熟，施工方便。

加腋大板主梁高度500x1100,跨中板厚250，加腋高度200，加腋长度1620，加腋板厚度450，布置详图4。加腋大板最大的特点是支模架设钢筋方便，施工周期短。

密肋楼盖密肋次梁截面为150（320）

图3  井字梁楼盖布置

x600,次梁间距为1.13米，主梁截面550X800，板厚150,柱顶区域设置柱帽，柱帽截面2200X2200X1000，布置详图5。该楼盖需搭配预制箱模施工，典型断面如图6所示。

图4  加腋大板楼盖布置

图5  密肋梁楼盖布置

图图6  密肋楼盖断面

3经济性分析

基于以上研究对象，对正中间一个网格的楼盖作为研究对象，对工程量的统计包括钢筋、混凝土、模板和预制箱模，基本符合实际工程量的情况，并计算出一个柱网楼盖总造价，使其具有可比性。

材料单价取值根据《重庆市建设工程价格信息》（2021.10）提供的数据，分别查表选取对应的钢筋、混凝土和模板价格。钢筋单价以直径规格划分，材料价格为 4120 元/t,综合单价为6500元/t。梁板混凝土单价按照强度等级为 C35，颗粒直径取 20mm 对应的材料单价为390 元/m 3 ，综合单价为600元/m3。模板按梁板展开面积计算，每平方米综合单价为79.5 元/m 2 。密肋楼盖中采用的预制箱模价格按 45 元/个计。

根据以上单价规定，对经过计算配筋设计的 3种类型楼盖进行标准柱网造价统计，为便于比较分析，将其换算为单位面积土建造价（表 1）。

分析表 1 对比成果，有以下几点认识：1）楼盖结构体系中密肋楼盖造价最低，普通梁板体系的井字梁楼盖总造价最高。2）无梁楼盖体系中，密肋楼盖造价要低于加腋大板楼盖。其原因是增设肋梁后，使得结构刚度增加、自重减轻，虽然增加了适量的箱模费用，但是，钢筋和混凝土的用量均有所减少。同时，楼盖由于自重减轻，其传递到基础上的荷载也会随之降低，其对整体造价降低是相互关联的。3）各种楼盖体系中，虽然钢筋、混凝土、模板和预制箱模的费用均发生变化，但是考虑到钢筋单价相对较高，故钢筋的用量是决定楼盖总造价的最主要因素。4）模板用量中，井子梁楼盖方案最多，而加腋大板楼盖最小，由此可体现出无梁楼盖在节省模板用量、提高施工进度方面的优势。

4结语

  通过对地下人防楼盖采用井字梁楼盖、加腋大板楼盖和密肋楼盖三种方案，选取8.1米X8.1米开间进行工程造价的对比分析，通过统计混凝土用量、钢筋用量、模板的造价、预制箱模的费用、机械费、人工费得出综合造价，对比后可知：人防楼盖采用密肋楼盖方案综合造价最低，利用预制箱模后，施工方便，混凝土成型质量高，与加腋大板楼盖相比，在成本稍低的情况下，刚度更大，结构赘余度高，结构高度小，可加快施工进度，同时满足相关规范的要求。

参 考 文 献：

[1]邱则有. 现浇混凝土空心楼盖[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[2]GB50038-2005人民防空地下室设计规范[S]. 北京:中国建筑标准设计研究院，2006.

[3]李文平 建筑结构优化设计方法及案例分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[4]刘维亚，何远明等 加腋大板设计方法研究[J].建筑结构，2016(15):5-10.

[5]刘伊琳;朱云飞;胡海涛;双向密肋楼盖实用设计方法浅议[J].建筑结构，2009，39(增刊):509-512.

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收稿日期：2023-5-28

作者简介：王永华(1975.10-),男，硕士，高级工程师，一级注册结构工程师，从事建筑结构设计。

E-mail:6822360@qq.com