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【摘 要】 通常在建筑设计结构中,地下室的结构设计作为其重要的组成部分,在顶板结构上的建造方式有多种,但前提是有约束的,在确保安全性以及对功能要求满足的情况下,才有条件去选择地下室顶板结构的方式。无梁式和梁板式作为其中两种结构方式,在本文中简要介绍地下室无梁楼盖体系及其特点,并针对某工程应用示例分析,将无梁楼盖体系和梁板式楼盖体系在地下车库工程中的经济性进行比较,以便给大家一个参考。
【关键词】 地下室;混凝土;无梁楼盖;梁板式楼盖;经济性比较
引言:
无梁楼盖在建筑结构设计中,是作为一种双向力楼盖,其特点就是在楼盖中不设梁,其主要的结构体系为楼板与柱,此结构在完整性上表现良好,让其在整个建筑空间上的留白较大;无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字结构体系,结构质地更密,抗压性更高,抗振动冲击更强,结构更合理。无梁楼盖近年在地下室应用较多,越来越普遍,特别是大型房产企业大面积地下室项目更加倾向于采用无梁楼盖体系。无梁楼盖使地下空间摆脱梁的制约,降低地下室层高、减少地下室开挖、加快施工进度、有利于地下室通风等,有明显的社会经济效益。梁板式楼盖体系是将楼板及上部覆土荷载传递给梁,再由梁传递给柱,柱传递给基础,荷载传递过程更复杂,荷载集中于梁。梁板式楼盖体系梁高决定了地下室层高。
1.无梁楼盖结构类型优缺点
1.1无梁楼盖结构类型优点
无梁楼盖,顾名思义,其最大特点就是没有梁,此特点也是作为其最大的优点;因为没有梁的存在,因此占用空间较小,其主要结构模式是由板面负载然后直接由板传至柱,这样的结构体系样式较为简洁明了;传力路径简捷,净空利用率高,造型美观,有利于通风、便于布置管线;而在满足同等室内净高的情况下,其有利于降低层高,从而减少土方量及底板设计水位,达到控制工程造价的目的;除柱帽外,模板及钢筋制作工作量少,施工工艺也较为简单,所以施工进度也快。
1.2无梁楼盖结构类型缺点
在无梁楼盖结构体系中,也是存在一定的缺点的,此缺点主要是体现在结构板上,因为结构板较厚,导致结构自重增大,因此在混凝土的用量上有所增加;而从结构性能方面看,无梁板延性较差,板在柱帽或柱顶处易造成脆性冲切破坏;应用时对于平面的规则性、连续跨数及板跨区格长短边的长度比例等有一定的限制要求。
2.无梁楼盖与梁板式楼盖在经济效益上的分析比较
2.1对无梁楼盖的经济效益分析
当前地下室的主要用途是作为车库使用,而作为最突出的优势是在于无梁的结构上,因此在结构使用效率以及功能上的优势是显而易见的,可提高结构的抗裂性能;在柱网上的规格要求为以满足3辆车为主体的柱网,也就是8.0m柱网开间,以此基础上,再结合规划绿地覆土控制;当前情况下,地下室平均覆土为1.5m,抗震按6度非抗震地区的标准来规范;对于地下室的高度要求,其净高规范要求2.2m,管线空间的规范要求为0.5m,对地平找平找坡按0.1m假设;按照经验来分析,无梁楼盖经济柱网为8.0m左右,对于经济柱网,在采用III级钢时经济柱网跨度可做到8.4m,而覆土厚度可达到1.8m;而换做同样规格但不同种类的柱网,则无梁楼盖顶板厚度0.4~0.45m,层高为3.2~3.25m之间;因此,在柱网种类上的选择优势就很明显了,在经济效益方面也可看出其优势所在。
2.2楼盖与梁板式楼盖经济效益之间分析比较
对上述中无梁楼盖经济效益的阐述中,分析了解了其在结构体系中所体现的优势;与梁板式楼盖的经济效益相比较,两者前提一致,而在经济柱网上所变表现的实际情况大有不同,根据经验,梁板式楼盖的经济柱网为6.0m,;同样是8.0m开间柱网,如果是梁板式楼盖,梁高按0.9m控制,则层高为3.7m以上,层高方面无梁楼盖就要节约0.5m左右。因为层高的降低,无梁楼盖比梁板式楼盖减少剪力墙和柱子0.5m高度,减少挖土0.5m深度,地下室相应抬高0.5m,抗浮力减少,基础造价减少;然后按照综合造价情况的对比可以得出,无梁楼盖比梁板式楼盖节约钢材12%,在混凝土用量上基本持平,特别是在追求施工进度的项目上,土方开挖费用比较高的地区更加适合无梁楼盖地下室。纵观来看,从不同角度来看,地下室层高的减少可以减少基坑开挖维护费用,而从施工角度讲,无梁楼盖地下室板面平整,模板用量少,管线布置平整减少竖向弯折、减少管线材料,减少人工,两者经济效益经过比较之后,谁更有经济效益上的优势就显而易见了。
3.结合案例具体分析无梁楼盖的特点及经济性和间接效益
此工程共建有3个地下室,各部分分配为一号地下室建筑面积为37000平方米,2号地下室建筑面积为8000余平方木,3号地下室建筑面积为2400平方米;在塔楼范围之外的地下室,顶板的平均覆土为1.2m,在梁的结构上主要为普通的梁板结构和无梁楼盖结构体系,从两者间的优劣上比较分析,可看出谁的可用性更强;在普通梁板结构上,对于整体的稳定度有所保障,可增加结构的侧向刚度,对于抵抗水平力比较有利,其在梁上的主次关系较为明显,而因为其跨度比较小,因此板厚度较薄;而在其劣势的表现上,主要由于梁的存在,因此占用层高的空间,导致层高的增加,以此带来土方、基础、竖向构件以及外墙防水面积等在费用上的增加;其次因为有梁,而主次梁也较多,施工中所需的模板数量因此而增加,也会延长工期;在跨度上,其跨度较小,所以板通常需要按构造配筋,让其结构板不能充分发挥其受力上的特殊性能;与梁板结构相比,无梁楼盖因为没有梁,因此在层高上会有所降低,其会带来一系列的优益效应,地下室开挖深度的减少,在土方、基础、竖向构件、外墙防水面积以及江水等方面费用上的减少,而因为其无梁的特点,使用模板数量较少,支模快捷方便,由此可加快施工角度,来缩短工期,不利之处主要是侧向刚度有限,不利抵抗水平力,对于抗震地区,无梁楼盖的嵌固端要设置在底板位置;在对超长结构的抗裂性能上也是较差,需要辅助设施来完成。在此案例中,从经济角度来分析,两者的优劣也是很明显,通过下图来分析比较两者的具体费用花费,如1所示。
表1 梁板与无梁楼盖的直接费用比较
在其结构实现的间接效益上的体现,表现也是可谓出众的;首先因为采用无梁楼盖结构,可减少地下室的土方量以及地下室的开挖深度,第二是降低了水位,从而减少了水头压力,降低地下室底板,外墙等构件所需要的额外费用,还有基坑支护的高度也减少了,此项的费用也降低了,再者就是避免了水电管线穿梁留洞的工作,缩短工期,减少人力等等多方面的间接效益。
4.总结
地下室楼盖形式的选择要根据具体项目情况确定,主要还是经济性的驱动,还有就是目前无梁楼盖体系比梁板式楼盖体系在工程中的比重还不是很高,项目开发商对新生事物的接受有一定的时间过程。理论上讲无梁楼盖的综合经济性比梁板楼盖体系要高,特别是对东部沿海地区来说,挖土费用较高,基坑维护费用较高,人工成本高的情况下,做无梁楼盖更是有很大的经济利益驱动。无梁楼盖的经济型不仅仅是结构的经济性,还要从建筑专业、设备专业、节能环保、人力资源等方面来综合考量。无梁楼盖是未来地下室结构体系的主流发展方向,地下室开挖面积越大,经济型越好。本文通过对梁板结构和无梁板结构的优劣点以及经济效益方面来比照分析,从中可看出两者在一些方面的优劣体现,根据不同的施工状况以及施工特点和施工费用的控制来选择其合适的结构体系才是重点,在发挥不管是任何一方的优点都是为了施工工程上的质量得以保证,所以,两者在选择上,需要做到扬长避短,取其优点,去其糟粕,从更大层面上来说,可促进建筑施工上更优越的发展,为实际操作施工积累经验。
参考文献:
[1]无梁楼盖与普通梁板结构体系的技术经济分析;姚春燕;王立平;科协论坛;2011-12-25
[2]多层地下室底板的结构设计;欧祥志;福建建设科技;2012-05-25
某地下室顶板几种结构形式的分析及比较;李成江;建材世界;2012-04-15
[3]某地下室顶板几种结构形式的分析及比较;李成江;建材世界;2012-04-15
[4]空心无梁楼盖式地下车库性质透析;康续伟;马太雷;科技资讯;2013-05-23
[5]采用无梁楼板技术的地下室顶板作为施工通道的承载力计算;金中民;中华民居;2012-06-30
【关键词】 地下室;混凝土;无梁楼盖;梁板式楼盖;经济性比较
引言:
无梁楼盖在建筑结构设计中,是作为一种双向力楼盖,其特点就是在楼盖中不设梁,其主要的结构体系为楼板与柱,此结构在完整性上表现良好,让其在整个建筑空间上的留白较大;无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字结构体系,结构质地更密,抗压性更高,抗振动冲击更强,结构更合理。无梁楼盖近年在地下室应用较多,越来越普遍,特别是大型房产企业大面积地下室项目更加倾向于采用无梁楼盖体系。无梁楼盖使地下空间摆脱梁的制约,降低地下室层高、减少地下室开挖、加快施工进度、有利于地下室通风等,有明显的社会经济效益。梁板式楼盖体系是将楼板及上部覆土荷载传递给梁,再由梁传递给柱,柱传递给基础,荷载传递过程更复杂,荷载集中于梁。梁板式楼盖体系梁高决定了地下室层高。
1.无梁楼盖结构类型优缺点
1.1无梁楼盖结构类型优点
无梁楼盖,顾名思义,其最大特点就是没有梁,此特点也是作为其最大的优点;因为没有梁的存在,因此占用空间较小,其主要结构模式是由板面负载然后直接由板传至柱,这样的结构体系样式较为简洁明了;传力路径简捷,净空利用率高,造型美观,有利于通风、便于布置管线;而在满足同等室内净高的情况下,其有利于降低层高,从而减少土方量及底板设计水位,达到控制工程造价的目的;除柱帽外,模板及钢筋制作工作量少,施工工艺也较为简单,所以施工进度也快。
1.2无梁楼盖结构类型缺点
在无梁楼盖结构体系中,也是存在一定的缺点的,此缺点主要是体现在结构板上,因为结构板较厚,导致结构自重增大,因此在混凝土的用量上有所增加;而从结构性能方面看,无梁板延性较差,板在柱帽或柱顶处易造成脆性冲切破坏;应用时对于平面的规则性、连续跨数及板跨区格长短边的长度比例等有一定的限制要求。
2.无梁楼盖与梁板式楼盖在经济效益上的分析比较
2.1对无梁楼盖的经济效益分析
当前地下室的主要用途是作为车库使用,而作为最突出的优势是在于无梁的结构上,因此在结构使用效率以及功能上的优势是显而易见的,可提高结构的抗裂性能;在柱网上的规格要求为以满足3辆车为主体的柱网,也就是8.0m柱网开间,以此基础上,再结合规划绿地覆土控制;当前情况下,地下室平均覆土为1.5m,抗震按6度非抗震地区的标准来规范;对于地下室的高度要求,其净高规范要求2.2m,管线空间的规范要求为0.5m,对地平找平找坡按0.1m假设;按照经验来分析,无梁楼盖经济柱网为8.0m左右,对于经济柱网,在采用III级钢时经济柱网跨度可做到8.4m,而覆土厚度可达到1.8m;而换做同样规格但不同种类的柱网,则无梁楼盖顶板厚度0.4~0.45m,层高为3.2~3.25m之间;因此,在柱网种类上的选择优势就很明显了,在经济效益方面也可看出其优势所在。
2.2楼盖与梁板式楼盖经济效益之间分析比较
对上述中无梁楼盖经济效益的阐述中,分析了解了其在结构体系中所体现的优势;与梁板式楼盖的经济效益相比较,两者前提一致,而在经济柱网上所变表现的实际情况大有不同,根据经验,梁板式楼盖的经济柱网为6.0m,;同样是8.0m开间柱网,如果是梁板式楼盖,梁高按0.9m控制,则层高为3.7m以上,层高方面无梁楼盖就要节约0.5m左右。因为层高的降低,无梁楼盖比梁板式楼盖减少剪力墙和柱子0.5m高度,减少挖土0.5m深度,地下室相应抬高0.5m,抗浮力减少,基础造价减少;然后按照综合造价情况的对比可以得出,无梁楼盖比梁板式楼盖节约钢材12%,在混凝土用量上基本持平,特别是在追求施工进度的项目上,土方开挖费用比较高的地区更加适合无梁楼盖地下室。纵观来看,从不同角度来看,地下室层高的减少可以减少基坑开挖维护费用,而从施工角度讲,无梁楼盖地下室板面平整,模板用量少,管线布置平整减少竖向弯折、减少管线材料,减少人工,两者经济效益经过比较之后,谁更有经济效益上的优势就显而易见了。
3.结合案例具体分析无梁楼盖的特点及经济性和间接效益
此工程共建有3个地下室,各部分分配为一号地下室建筑面积为37000平方米,2号地下室建筑面积为8000余平方木,3号地下室建筑面积为2400平方米;在塔楼范围之外的地下室,顶板的平均覆土为1.2m,在梁的结构上主要为普通的梁板结构和无梁楼盖结构体系,从两者间的优劣上比较分析,可看出谁的可用性更强;在普通梁板结构上,对于整体的稳定度有所保障,可增加结构的侧向刚度,对于抵抗水平力比较有利,其在梁上的主次关系较为明显,而因为其跨度比较小,因此板厚度较薄;而在其劣势的表现上,主要由于梁的存在,因此占用层高的空间,导致层高的增加,以此带来土方、基础、竖向构件以及外墙防水面积等在费用上的增加;其次因为有梁,而主次梁也较多,施工中所需的模板数量因此而增加,也会延长工期;在跨度上,其跨度较小,所以板通常需要按构造配筋,让其结构板不能充分发挥其受力上的特殊性能;与梁板结构相比,无梁楼盖因为没有梁,因此在层高上会有所降低,其会带来一系列的优益效应,地下室开挖深度的减少,在土方、基础、竖向构件、外墙防水面积以及江水等方面费用上的减少,而因为其无梁的特点,使用模板数量较少,支模快捷方便,由此可加快施工角度,来缩短工期,不利之处主要是侧向刚度有限,不利抵抗水平力,对于抗震地区,无梁楼盖的嵌固端要设置在底板位置;在对超长结构的抗裂性能上也是较差,需要辅助设施来完成。在此案例中,从经济角度来分析,两者的优劣也是很明显,通过下图来分析比较两者的具体费用花费,如1所示。
表1 梁板与无梁楼盖的直接费用比较
在其结构实现的间接效益上的体现,表现也是可谓出众的;首先因为采用无梁楼盖结构,可减少地下室的土方量以及地下室的开挖深度,第二是降低了水位,从而减少了水头压力,降低地下室底板,外墙等构件所需要的额外费用,还有基坑支护的高度也减少了,此项的费用也降低了,再者就是避免了水电管线穿梁留洞的工作,缩短工期,减少人力等等多方面的间接效益。
4.总结
地下室楼盖形式的选择要根据具体项目情况确定,主要还是经济性的驱动,还有就是目前无梁楼盖体系比梁板式楼盖体系在工程中的比重还不是很高,项目开发商对新生事物的接受有一定的时间过程。理论上讲无梁楼盖的综合经济性比梁板楼盖体系要高,特别是对东部沿海地区来说,挖土费用较高,基坑维护费用较高,人工成本高的情况下,做无梁楼盖更是有很大的经济利益驱动。无梁楼盖的经济型不仅仅是结构的经济性,还要从建筑专业、设备专业、节能环保、人力资源等方面来综合考量。无梁楼盖是未来地下室结构体系的主流发展方向,地下室开挖面积越大,经济型越好。本文通过对梁板结构和无梁板结构的优劣点以及经济效益方面来比照分析,从中可看出两者在一些方面的优劣体现,根据不同的施工状况以及施工特点和施工费用的控制来选择其合适的结构体系才是重点,在发挥不管是任何一方的优点都是为了施工工程上的质量得以保证,所以,两者在选择上,需要做到扬长避短,取其优点,去其糟粕,从更大层面上来说,可促进建筑施工上更优越的发展,为实际操作施工积累经验。
参考文献:
[1]无梁楼盖与普通梁板结构体系的技术经济分析;姚春燕;王立平;科协论坛;2011-12-25
[2]多层地下室底板的结构设计;欧祥志;福建建设科技;2012-05-25
某地下室顶板几种结构形式的分析及比较;李成江;建材世界;2012-04-15
[3]某地下室顶板几种结构形式的分析及比较;李成江;建材世界;2012-04-15
[4]空心无梁楼盖式地下车库性质透析;康续伟;马太雷;科技资讯;2013-05-23
[5]采用无梁楼板技术的地下室顶板作为施工通道的承载力计算;金中民;中华民居;2012-06-30