地下室结构方案经济性比较.docx

地下室常用结构类型经济性比较
一、引言
近几年我国建筑产业处于高速发展阶段，尤其住宅建筑市场广阔，对房地产开发商或建筑设计企业都存在大量的机遇和挑战。2000年后各专业新规范陆续实施，随市场竞争日趋激烈甲方对建造成本控制越来越严格，节能观念在社会各界普及等等，对重要的常用的结构类型经济性有一定掌握是必要和迫切的。本文尝试就地下室钢筋混凝土材料用量，从不同结构类型间的纵向比较中，找出一些量化的关系，期望能为结构设计、成本控制提供部分参考价值。
二、汽车库常用结构类型楼盖经济性比较
分析实例：柱距8.1m×8.1m，纵横均5跨，层高3.8m，柱截面600mm×600mm，使用活载标准值4.0kN/m2，相同层高楼盖共3层，取中间层的中间跨作为计算比较的单元。混凝土强度等级C30，梁纵筋HRB400，梁箍筋HPB235，板受力筋HRB335，板分布筋HPB235。最大裂缝宽度0.3mm。不同结构类型的楼盖参数如下：
（1）、框架梁大板楼盖：框架梁400×600，板厚200；
（2）、框架梁单向次梁楼盖：框架梁500×600及250×600，单向单道次梁250×600，板厚110；
（3）、框架梁双向次梁楼盖：框架梁350×600，双向单道次梁200×500，板厚110；
（4）、框架梁密肋次梁楼盖：框架梁350×600，双向四道次梁125×500，板厚90；
（5）柱帽大板楼盖：45°倒锥体柱帽650（高）×1900（顶边长），板厚220。
1、框架梁大板楼盖
平面恒载标准值6.6kN/m2，活载标准值4.0kN/m2。计算简图及计算配筋图如下图1-1、图1-2，实际梁配筋及板配筋如下图1-3、图1-4，材料用量统计如下表1-1：

图1-1 图1-2

图1-3 图1-4
表1-1：框架梁大板楼盖

材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
框架梁
479.0 kg
133.8 kg
612.8 kg
2.40 m3
板
936.8 kg
37.0 kg
973.8 kg
13.12 m3
柱
91.1 kg
92.8 kg
183.9 kg
1.30 m3
每平米含量
23.0 kg/m2
4.0 kg/m2
27.0 kg/m2
0.256 m3/m2
2、框架梁单向次梁楼盖
平面恒载标准值4.3kN/m2，活载标准值4.0kN/m2。计算简图及计算配筋图如下图1-5、图1-6，实际梁配筋及板配筋如下图1-7、图1-8，材料用量统计如下表1-2：

图1-5 图1-6

图1-7 图1-8
表1-2：框架梁单向次梁楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
框架梁
471.5 kg
104.2 kg
575.7 kg
2.76 m3
次梁
135.2 kg
26.8 kg
162.1 kg
0.93 m3
板
585.6 kg
36.2 kg
621.8 kg
7.22 m3
柱
91.1 kg
92.8 kg
183.9 kg
1.33 m3
每平米含量
19.6 kg/m2
4.0 kg/m2
23.6 kg/m2
0.187 m3/m2
3、框架梁双向次梁楼盖
平面恒载标准值4.3kN/m2，活载标准值4.0kN/m2。计算简图及计算配筋图如下图1-9、图1-10，实际梁配筋及板配筋如下图1-11、图1-12，材料用量统计如下表1-3：

图1-9 图1-10

图1-11 图1-12
表1-3：框架梁双向次梁楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
框架梁
483.8 kg
129.0 kg
612.8 kg
2.57 m3
次梁
206.6 kg
44.6 kg
251.2 kg
1.21 m3
板
567.2 kg
38.4 kg
605.6 kg

7.22 m3
柱
91.1 kg
92.8 kg
183.9 kg
1.33 m3
每平米含量
20.6 kg/m2
4.6 kg/m2
25.2 kg/m2
0.188 m3/m2
4、框架梁密肋次梁楼盖
平面恒载标准值3.9kN/m2，活载标准值4.0kN/m2。计算简图及计算配筋图如下图1-13、图1-14，实际梁配筋及板配筋如下图1-15、图1-16，材料用量统计如下表1-4：

图1-13 图1-14

图1-15 图1-16
表1-4：框架梁密肋次梁楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
框架梁
397.2 kg
129.0 kg
526.2 kg
2.68 m3
次梁
345.6 kg
120.0 kg
465.6 kg
2.38 m3
板
433.6 kg
35.2 kg
468.8 kg
5.90 m3
柱
91.1 kg
92.8 kg
183.9 kg
1.33 m3
每平米含量
19.3 kg/m2
5.8 kg/m2
25.1 kg/m2
0.187 m3/m2
5、柱帽大板楼盖
平面恒载标准值7.1kN/m2，活载标准值4.0kN/m2。按经验系数法计算简支跨中总弯矩M0，板跨中弯矩按系数分配值做1.1倍的增大。选用双层双向拉通筋加柱帽顶支座附加短筋的板配筋方式，其中板底拉通筋按0.20M0计算，板面拉通筋按0.18M0计算，柱帽顶支座附加短筋按0.32M0计算，实际柱帽及板配筋如下图1-17、图1-18，材料用量统计如下表1-5：

图1-17 图1-18
表1-5：柱帽大板楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
板
1648.0 kg

1648.0 kg
14.43 m3
柱、柱帽
125.2 kg
110.5 kg
235.7 kg
1.75 m3
每平米含量
27.0 kg/m2
1.7 kg/m2
28.7 kg/m2
0.247 m3/m2
6、经济性比较
综合以上各常用类型的楼盖材料用量如下表1-6。活载标准值4.0kN/m2（汽车车库）且板顶无素砼垫层时，考虑主次梁交点的加密箍、吊筋、施工辅助措施（如钢筋马凳等）、材料损耗、本文计算分析单元的代表性等等因素，一般情况下，每平方米材料用量钢筋27~35kg、混凝土0.20~0.26m3应是较合适的指标。
表1-6：各类型的楼盖材料用量
类型 材料
框架梁大板楼盖
框架梁单向次梁楼盖
框架梁双向次梁楼盖
框架梁密肋次梁楼盖
柱帽大板楼盖
混凝土
0.256 m3/m2
0.187 m3/m2
0.188 m3/m2
0.187 m3/m2
0.247 m3/m2
钢筋
27.0 kg/m2
23.6 kg/m2
25.2 kg/m2
25.1 kg/m2
287 kg/m2
忽略复杂、间接的因素，简单地从结构材料用量角度考虑，框架梁单向次梁楼盖应是经济性较优的结构方案，此方案结构传力直接、布置简明、模板相对简单、材料用量较少。当层高控制较严格时，柱帽大板楼盖也是可选择的结构方案，虽然此方案材料用量指标偏高些，但节省了层高高度，节省地下建筑的土方量，减小水浮力，模板简单美观等能带来一定的效益，起到某种程度的造价平衡作用。
三、地下室顶板常用结构类型楼盖经济性比较
分析实例：柱距8.1m×8.1m，纵横均5跨，层高3.8m，柱截面600mm×600mm，板面覆土1m厚，活载标准值5.0kN/m2，相同层高楼盖共3层，取中间层的中间跨作为计算比较的单元。混凝土强度C35，梁纵筋HRB335，梁箍筋HRB335，板受力筋HRB335。最大裂缝宽度0.2mm。不同结构类型的楼盖参数如下：
（1）、框架梁双向次梁楼盖：框架梁700×700，双向单道次梁300×600，板厚180；
（2）、柱帽大板楼盖：45°倒锥体柱帽800（高）×2200（顶边长），板厚350。
1、框架梁双向次梁楼盖
平面恒载标准值24.9kN/m2，活载标准值5.0kN/m2。计算简图及计算配筋图如下图2-1、图2-2，实际梁配筋及板配筋如下图2-3、图2-4，材料用量统计如下表2-1：

图2-1 图2-2

图2-3 图2-4
表2-1：框架梁双向次梁楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
框架梁
1571.0 kg
297.6 kg
1868.6 kg
5.90 m3
次梁
565.2 kg
71.3 kg
636.5 kg
1.83 m3
板
445.6 kg
0.0 kg
445.6 kg
11.81 m3
柱
98.7 kg
92.8 kg
191.5 kg
1.12 m3
每平米含量
40.9 kg/m2
7.0 kg/m2
47.9 kg/m2
0.315 m3/m2
2、柱帽大板楼盖
平面恒载标准值28.3kN/m2，活载标准值5.0kN/m2。按经验系数法计算简支跨中总弯矩M0，板跨中弯矩按系数分配值做1.1倍的增大。选用双层双向拉通筋加柱帽顶支座附加短筋的板配筋方式，其中板底拉通筋按0.20M0计算，板面拉通筋按0.18M0计算，柱帽顶支座附加短筋按0.32M0计算，实际柱帽及板配筋如下图2-5、图2-6，材料用量统计如下表2-2：

图2-5 图2-6
表2-2：柱帽大板楼盖
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
板
3249.0 kg

3249.0 kg
22.96 m3
柱、柱帽
133.1 kg
114.6 kg
247.7 kg
3.03 m3
每平米含量
51.5 kg/m2
1.8 kg/m2
52.3 kg/m2
0.396 m3/m2
3、经济性比较
综合以上各常用类型的楼盖材料用量如下表2-3。活载标准值5.0kN/m2，顶板顶覆土1m，考虑主次梁交点的加密箍、吊筋、施工辅助措施（如钢筋马凳等）、材料损耗、本文计算分析单元的代表性等等因素，一般情况下，每平方米材料用量钢筋52~65kg、混凝土0.33~0.45m3应是较合适的指标。
表2-3：各类型的楼盖材料用量
类型 材料
框架梁双向次梁楼盖
柱帽大板楼盖
混凝土
0.315 m3/m2
0.396 m3/m2
钢筋
47.9 kg/m2
52.3 kg/m2
简单地从结构材料用量角度考虑，柱帽大板楼盖方案比框架梁双向次梁楼盖方案的混凝土用量多20%，配筋量多9%，结构材料价约多13%，但对总造价来说结构材料价只占较小比例。而柱帽大板楼盖模板简单，施工便捷，节约30%模板量，尤其层高控制较严格时，节省了层高高度与地下建筑的土方量，减小水浮力，对节省总造价有一定优势。因而，对这类条件的地下室顶板来说，柱帽大板楼盖是有一定综合优势的结构方案。
四、地下室底板常用结构类型楼盖经济性比较
分析实例：柱距8.1m×8.1m，纵横均5跨，层高3.8m，柱截面600mm×600mm，板面素混凝土垫层120mm厚，底板底面4m水头高度的水浮力标准值-40.0kN/m2，相同层高楼盖共3层，取中间层的中间跨作为计算比较的单元。混凝土强度等级C35，梁纵筋HRB335，梁箍筋HRB335，板受力筋HRB335。最大裂缝宽度0.2mm。不同结构类型的楼盖参数如下：
（1）、小承台双向地梁底板：承台800×2000×1500，地梁600×800，板厚350；
（2）、大承台（基础台）无梁大板底板：承台2500×2500×1500，板厚380。
1、小承台双向地梁底板
平面恒载标准值11.3kN/m2，水浮力按活载输入标准值-40.0kN/m2（水浮力实际按恒载考虑，因而此处活载分项系数1.35，活载组合系数1.0），计算简图及计算配筋图如下图3-1、图3-2，实际梁配筋及板配筋如下图3-3、图3-4，材料用量统计如下表3-1：

图3-1 图3-2

图3-3 图3-4
表3-1：小承台双向地梁底板
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
地梁
1091.4 kg
212.1 kg
1303.5 kg
3.62 m3
底板
2092.0 kg
0.0 kg
2092.0 kg
22.96 m3
承台
80.3 kg
40.6 kg
98.9 kg
1.84 m3
每平米含量
49.7 kg/m2
3.9 kg/m2
53.6 kg/m2
0.433 m3/m2
2、大承台（基础台）无梁大板底板
平面恒载标准值12.0kN/m2，水浮力按恒载考虑标准值-40.0kN/m2（分项系数1.35）。按经验系数法计算简支跨中总弯矩M0，板跨中弯矩按系数分配值做1.1倍的增大。选用双层双向拉通筋加柱帽顶支座附加短筋的板配筋方式，其中板底拉通筋按0.20M0计算，板面拉通筋按0.18M0计算，柱帽顶支座附加短筋按0.32M0计算，实际柱帽及板配筋如下图3-5、图3-6，材料用量统计如下表3-2：

图3-5 图3-6
表3-2：大承台无梁大板底板
材料 构件
纵筋
箍筋或分布筋
钢筋单项小计
混凝土
底板
2718.8 kg
0.0 kg
2718.8 kg
24.93 m3
承台
484.9 kg
0.0 kg
440.8 kg
7.00 m3
每平米含量
48.8 kg/m2
0.0 kg/m2
48.8 kg/m2
0.487 m3/m2
3、经济性比较
综合以上各常用类型的底板材料用量如下表3-3。水浮力标准值-40.0kN/m2，考虑施工辅助措施（如钢筋马凳等）、材料损耗、本文计算分析单元的代表性等等因素，一般情况下，每平方米材料用量钢筋52~62kg、混凝土0.45~0.52m3应是较合适的指标。
表3-3：各类型的底板材料用量
类型 材料
小承台双向地梁底板
大承台无梁大板底板
混凝土
0.433 m3/m2
0.487 m3/m2
钢筋
53.6 kg/m2
48.8 kg/m2
简单地从结构材料用量角度考虑，小承台双向地梁底板与大承台（基础台）无梁底板结构材料价相当。而大承台无梁大板底板模板简单，施工便捷，节约地梁侧砖模量，对节省总造价有一定优势。因而，对这类条件的地下室底板来说，大承台（基础台）无梁大板底板是有一定综合优势的结构方案。
五、结束语
实际实施方案的经济性与很多因素息息相关，包括市场材料价格、功能使用要求、层高、地下室的埋置深度等等。方案的经济性比较应是全面、综合性，通过综合的结果，才能选择合适的结构方案。

产品研发中心 陈加奕
2007-9-20