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【摘 要】现在开发商建设项目（尤其是高层建筑项目）的时候都会要求设置地下室，如何合理的安排地下室顶板的结构布置，如何能更经济合理的建设地下室是甲方、设计单位及施工单位需要认真考虑的一个问题。本文将就地下室顶板采用何种结构布置形式经济性更好进行分析，并得出结论。
【关键词】地下室楼盖；无梁楼盖；大板结构；含钢量
引言
通常地下室面积都比较大，动辄一层上万平方米，有些甚至一层将近十万平方米，而且有些地下室还不止一层，这就决定了地下室顶板的设计和施工是一个量大面广的工程。常见的地下室顶板的结构布置形式有如下几种：井字梁、十字梁、加腋大板（或大板）以及无梁楼盖。本文将就相同荷载工况下，地下室超出上部主楼相关范围且无上部结构部分地下室顶板采用哪种结构布置形式会更经济合理进行分析。采用PKPM、SAP2000软件进行计算分析。计算分析时地下室柱距取8.1m×8.1m，框架抗震等级取三级，混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400，钢筋的密度取7850kg/m3，混凝土容重取25kN/m3。
一、比较1.5m厚覆土不同楼盖选型
一般地下室顶板上覆1.5米的覆土已经基本能满足各地区各专业的要求，故以下计算分析以顶板承担1.5米覆土来考虑；通常在地下室顶板上会做一些微地形，因此覆土厚度难免会有一些高低起伏，为考虑这种影响，顶板活荷载取10.0kN/m2。考虑到《高规》、《抗规》对作为嵌固部位的地下室顶板厚度的要求，以及各地区对《地下工程防水技术规范GB50108》（以下简称《防水规范》）的理解和执行要求不一样，也出于经济性方面的考虑，梁板结构停车库楼板厚度取180mm，板自重：0.18×25=4.5kN/m2；无梁楼盖楼板厚度取400mm（8100/400=20.25），板自重：0.40×25=10kN/m2；加腋大板结构中间板厚取250mm（8100/250=32.4），板的自重根据软件计算决定；顶板覆土均为1.5米厚，附加恒荷载：18×1.5+0.5=27.5kN/m2。
分析计算结果及根据计算结果所做的实际配筋，我们可以得到以下结论：
1.比较十字梁、井字梁和加腋大板三种不同的梁板式结构布置，可以发现因为结构布置的形式不同，导致主梁的受力方式不同，十字梁结构布置形式主梁纵筋钢筋用量最大，加腋大板次之，井字梁结构布置形式主梁纵筋钢筋用量最小；因加腋大板靠近梁的部位的板厚较大，所以主梁高度虽与其他两种布置形式一致，但不需要配置腰筋，其他两种结构布置形式主梁腰筋用钢量一致；相对于另外两种结构布置形式，加腋大板布置形式因为直接承担板传递过来的荷载，不需要承担次梁传递来的集中力，没有剪力的突变，因此加腋大板布置形式的主梁的箍筋是最少的；
2.加腋大板因为没有布置次梁，所以没有次梁钢筋。井字梁结构布置形式次梁多，但次梁截面小；十字梁结构布置形式次梁少，但次梁截面大。从用钢量上看，井字梁结构布置形式比十字梁结构布置形式，次梁的纵筋、腰筋用钢量大，箍筋用钢量小；
3.对比三种梁板式结构的板配筋，加腋大板结构布置形式因其板跨最大，板厚最大，因此其板配筋用钢量最大。井字梁结构布置形式与十字梁结构布置形式板厚一致，配置的通长钢筋也一致，但十字梁结构布置形式板跨稍大，因此其支座需要设置附加钢筋，使其板配筋用钢量增加30%。因此在规范要求地下室顶板需要配置0.25%的通长钢筋的情况下，在选择结构布置形式时，应考虑如何充分挖掘有通长钢筋的楼板的承载能力，避免设置支座附加钢筋，从而节省钢筋；
4.在上述几种结构布置形式中，无梁楼盖是结构布置形式和构造要求最简单一种结构布置形式。无梁楼盖的板厚是几种结构布置形式中最厚的一种，这也导致它是混凝土用量最大的结构布置形式。无梁楼盖在柱帽与柱帽之间有很大的空间可以供各专业的管线穿行，较其他梁板式结构布置形式来说，可以压缩地下室的层高，就本文所提供的数据，以梁板式结构布置的主梁高度与无梁楼盖的板厚相比，单层地下室层高可相差0.5m；
5.综合以上分析，当梁板结构的板厚取180mm时，井字梁结构布置形式是用钢量最少的结构布置形式，其用钢量是是十字梁结构布置形式的83.7%，是加腋大板结构布置形式的89.4%，是无梁楼盖结构布置形式的95.3%。
二、比较1.5m厚覆土板厚250mm时材料统计
《防水规范》4.1.6条规定防水混凝土结构厚度不应小于250mm。本文也统计了当井字梁结构布置形式和十字梁结构布置形式地下室顶板厚度取250mm时的材料用量。板自重：0.25×25=6.25kN/m2；顶板覆土均为1.5米厚，附加恒荷载：18×1.5+0.5=27.5kN/m2；顶板活荷载取10.0kN/m2。
分析计算结果及根据计算结果所做的实际配筋，我们可以得到以下结论：
1.无论是板厚取180mm还是250mm，井字梁结构布置形式的材料用量均要比十字梁结构布置形式要少；当板厚取180mm时，井字梁结构布置形式的含钢量是十字梁结构布置形式的83.7%，当板厚取250mm时，井字梁结构布置形式的含钢量是十字梁结构布置形式的93.0%；
2.板厚取250mm时与板厚取180mm相比只有板自重增加了1.75kN/m2，其余荷载取值完全一致；从配筋结果看，比较两种板厚时的梁配筋和板配筋：主梁纵筋基本一样，腰筋完全一样，主梁箍筋两种结构布置形式均有增加，井字梁结构布置形式增加了30.4%，十字梁结构布置形式增加了15.7%；次梁纵筋、腰筋完全一致，箍筋仅井字梁结构布置形式有所增加，增加了33.3%；与180mm板厚时相比，十字梁结构布置形式也不用在板支座附加支座钢筋了，但通长筋的用量增大了不少，板钢筋总用钢量增加了5.5%；井字梁结构布置形式，板钢筋总用钢量增加了43.9%；
3.混凝土用量，井字梁结构布置形式增加了13.5%，十字梁结构布置形式增加了16.1%；总的用钢量，井字梁结构布置形式增加了15.5%，十字梁结构布置形式增加了3.8%.因此，如果条件允许，采用井字梁结构布置形式或十字梁结构布置形式的地下室顶板时应尽可能选用较小的板厚；
4.与前述加腋大板及无梁楼盖比较可以发现，随着板厚的增加，井字梁结构布置形式或十字梁结构布置形式的地下室板板的构造配筋增加了，另外井字梁结构布置形式的梁梁配筋增加了不少，导致井字梁结构布置形式不再是用钢量最少的结构布置形式了，而无梁楼盖结构布置形式反而成了用钢量最节省的。
结论
综合以上分析，关于地下室顶板各种常见做法的经济性比较，我们可以得出以下结论：
1.当设计承担较厚覆土（如1.5m覆土）的地下室顶板时，应根据所设计项目不同的性质特点来选取地下室顶板的楼盖形式；如所设计项目有减少土方开挖量、减少基坑支护高度、减小地下室底板所抵抗水头、加快施工进度的要求，则应考虑无梁楼盖结构布置形式；若无上述考虑，则应在满足规范要求的前提下考虑做板厚较小的井字梁结构布置形式的楼盖；
2.《高规》3.6.3条规定：作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，因此当地下室顶板作为上部结构嵌固部位的时候选用无梁楼盖应慎重；无梁楼盖不能像有梁板结构那样可以随意开洞，在它上面开洞有严格的要求，从结构的性能方面看，无梁楼板的延性差，板在柱帽或柱顶处的破坏属于脆性冲切破坏，在设计过程中应通过精确计算、严选构造来避免出现这种破坏；无梁楼盖需要做较厚的板，混凝土用量较大，导致结构本身的自重也会相应增加。
参考文献：
1.《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》
2.《建筑抗震设计规范GB50011-2010》
3.《建筑結构荷载规范GB50009-2012》
4.《地下工程防水技术规范GB50108》
【关键词】地下室楼盖；无梁楼盖；大板结构；含钢量
引言
通常地下室面积都比较大，动辄一层上万平方米，有些甚至一层将近十万平方米，而且有些地下室还不止一层，这就决定了地下室顶板的设计和施工是一个量大面广的工程。常见的地下室顶板的结构布置形式有如下几种：井字梁、十字梁、加腋大板（或大板）以及无梁楼盖。本文将就相同荷载工况下，地下室超出上部主楼相关范围且无上部结构部分地下室顶板采用哪种结构布置形式会更经济合理进行分析。采用PKPM、SAP2000软件进行计算分析。计算分析时地下室柱距取8.1m×8.1m，框架抗震等级取三级，混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400，钢筋的密度取7850kg/m3，混凝土容重取25kN/m3。
一、比较1.5m厚覆土不同楼盖选型
一般地下室顶板上覆1.5米的覆土已经基本能满足各地区各专业的要求，故以下计算分析以顶板承担1.5米覆土来考虑；通常在地下室顶板上会做一些微地形，因此覆土厚度难免会有一些高低起伏，为考虑这种影响，顶板活荷载取10.0kN/m2。考虑到《高规》、《抗规》对作为嵌固部位的地下室顶板厚度的要求，以及各地区对《地下工程防水技术规范GB50108》（以下简称《防水规范》）的理解和执行要求不一样，也出于经济性方面的考虑，梁板结构停车库楼板厚度取180mm，板自重：0.18×25=4.5kN/m2；无梁楼盖楼板厚度取400mm（8100/400=20.25），板自重：0.40×25=10kN/m2；加腋大板结构中间板厚取250mm（8100/250=32.4），板的自重根据软件计算决定；顶板覆土均为1.5米厚，附加恒荷载：18×1.5+0.5=27.5kN/m2。
分析计算结果及根据计算结果所做的实际配筋，我们可以得到以下结论：
1.比较十字梁、井字梁和加腋大板三种不同的梁板式结构布置，可以发现因为结构布置的形式不同，导致主梁的受力方式不同，十字梁结构布置形式主梁纵筋钢筋用量最大，加腋大板次之，井字梁结构布置形式主梁纵筋钢筋用量最小；因加腋大板靠近梁的部位的板厚较大，所以主梁高度虽与其他两种布置形式一致，但不需要配置腰筋，其他两种结构布置形式主梁腰筋用钢量一致；相对于另外两种结构布置形式，加腋大板布置形式因为直接承担板传递过来的荷载，不需要承担次梁传递来的集中力，没有剪力的突变，因此加腋大板布置形式的主梁的箍筋是最少的；
2.加腋大板因为没有布置次梁，所以没有次梁钢筋。井字梁结构布置形式次梁多，但次梁截面小；十字梁结构布置形式次梁少，但次梁截面大。从用钢量上看，井字梁结构布置形式比十字梁结构布置形式，次梁的纵筋、腰筋用钢量大，箍筋用钢量小；
3.对比三种梁板式结构的板配筋，加腋大板结构布置形式因其板跨最大，板厚最大，因此其板配筋用钢量最大。井字梁结构布置形式与十字梁结构布置形式板厚一致，配置的通长钢筋也一致，但十字梁结构布置形式板跨稍大，因此其支座需要设置附加钢筋，使其板配筋用钢量增加30%。因此在规范要求地下室顶板需要配置0.25%的通长钢筋的情况下，在选择结构布置形式时，应考虑如何充分挖掘有通长钢筋的楼板的承载能力，避免设置支座附加钢筋，从而节省钢筋；
4.在上述几种结构布置形式中，无梁楼盖是结构布置形式和构造要求最简单一种结构布置形式。无梁楼盖的板厚是几种结构布置形式中最厚的一种，这也导致它是混凝土用量最大的结构布置形式。无梁楼盖在柱帽与柱帽之间有很大的空间可以供各专业的管线穿行，较其他梁板式结构布置形式来说，可以压缩地下室的层高，就本文所提供的数据，以梁板式结构布置的主梁高度与无梁楼盖的板厚相比，单层地下室层高可相差0.5m；
5.综合以上分析，当梁板结构的板厚取180mm时，井字梁结构布置形式是用钢量最少的结构布置形式，其用钢量是是十字梁结构布置形式的83.7%，是加腋大板结构布置形式的89.4%，是无梁楼盖结构布置形式的95.3%。
二、比较1.5m厚覆土板厚250mm时材料统计
《防水规范》4.1.6条规定防水混凝土结构厚度不应小于250mm。本文也统计了当井字梁结构布置形式和十字梁结构布置形式地下室顶板厚度取250mm时的材料用量。板自重：0.25×25=6.25kN/m2；顶板覆土均为1.5米厚，附加恒荷载：18×1.5+0.5=27.5kN/m2；顶板活荷载取10.0kN/m2。
分析计算结果及根据计算结果所做的实际配筋，我们可以得到以下结论：
1.无论是板厚取180mm还是250mm，井字梁结构布置形式的材料用量均要比十字梁结构布置形式要少；当板厚取180mm时，井字梁结构布置形式的含钢量是十字梁结构布置形式的83.7%，当板厚取250mm时，井字梁结构布置形式的含钢量是十字梁结构布置形式的93.0%；
2.板厚取250mm时与板厚取180mm相比只有板自重增加了1.75kN/m2，其余荷载取值完全一致；从配筋结果看，比较两种板厚时的梁配筋和板配筋：主梁纵筋基本一样，腰筋完全一样，主梁箍筋两种结构布置形式均有增加，井字梁结构布置形式增加了30.4%，十字梁结构布置形式增加了15.7%；次梁纵筋、腰筋完全一致，箍筋仅井字梁结构布置形式有所增加，增加了33.3%；与180mm板厚时相比，十字梁结构布置形式也不用在板支座附加支座钢筋了，但通长筋的用量增大了不少，板钢筋总用钢量增加了5.5%；井字梁结构布置形式，板钢筋总用钢量增加了43.9%；
3.混凝土用量，井字梁结构布置形式增加了13.5%，十字梁结构布置形式增加了16.1%；总的用钢量，井字梁结构布置形式增加了15.5%，十字梁结构布置形式增加了3.8%.因此，如果条件允许，采用井字梁结构布置形式或十字梁结构布置形式的地下室顶板时应尽可能选用较小的板厚；
4.与前述加腋大板及无梁楼盖比较可以发现，随着板厚的增加，井字梁结构布置形式或十字梁结构布置形式的地下室板板的构造配筋增加了，另外井字梁结构布置形式的梁梁配筋增加了不少，导致井字梁结构布置形式不再是用钢量最少的结构布置形式了，而无梁楼盖结构布置形式反而成了用钢量最节省的。
结论
综合以上分析，关于地下室顶板各种常见做法的经济性比较，我们可以得出以下结论：
1.当设计承担较厚覆土（如1.5m覆土）的地下室顶板时，应根据所设计项目不同的性质特点来选取地下室顶板的楼盖形式；如所设计项目有减少土方开挖量、减少基坑支护高度、减小地下室底板所抵抗水头、加快施工进度的要求，则应考虑无梁楼盖结构布置形式；若无上述考虑，则应在满足规范要求的前提下考虑做板厚较小的井字梁结构布置形式的楼盖；
2.《高规》3.6.3条规定：作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，因此当地下室顶板作为上部结构嵌固部位的时候选用无梁楼盖应慎重；无梁楼盖不能像有梁板结构那样可以随意开洞，在它上面开洞有严格的要求，从结构的性能方面看，无梁楼板的延性差，板在柱帽或柱顶处的破坏属于脆性冲切破坏，在设计过程中应通过精确计算、严选构造来避免出现这种破坏；无梁楼盖需要做较厚的板，混凝土用量较大，导致结构本身的自重也会相应增加。
参考文献：
1.《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》
2.《建筑抗震设计规范GB50011-2010》
3.《建筑結构荷载规范GB50009-2012》
4.《地下工程防水技术规范GB50108》