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摘要：在现阶段的城市中，人防地下室发挥着重要的作用。随着人防设计市场的逐步放开，成本控制成为甲方考核设计院人防设计质量的一个重要指标。本文主要研究了几种常用地下室楼盖结构形式在人防荷载作用下的经济指标。通过统计单位面积的模板、钢筋、混凝土用量，得出主梁大板结构体系为较优方案。
关键词：人防工程；楼盖；结构形式；经济分析
引言
人防地下室的结构选型和优化设计非常重要，在方案阶段就应该因地制宜地对多个方案进行详细的比较、论证，选出最优方案，以达到安全、经济和适用的设计原则。楼盖作为水平承重构件，不仅对建筑物的承载力、刚度、耐久性、隔声、隔热和美观等有直接影响，而且对工程造价起着至关重要的作用。人防地下室设计中采用何种楼盖形式是影响人防地下室整体经济性的一个关键因素，而何种楼盖结构方案最为经济，目前观点较多。因此本文对人防地下室顶板分别采用十字梁楼盖、单向板楼盖、井字梁楼盖、大板楼盖、无梁楼盖及空心楼盖进行计算，对比不同楼盖形式的梁板钢筋含量、混凝土用量、钢筋造价、混凝土造价以及钢筋混凝土总造价，得出最经济的楼盖形式以供参考。
1楼盖结构形式选择
人防地下室顶板楼盖形式主要有梁板式楼盖和无梁楼盖形式。梁板式结构工艺成熟、整体性好，各个构件传力明确，但结构层高较高且模板制作复杂。而无梁楼盖可以减少层高，施工方便，工期短，但是对于顶板标高变化较多，柱网区格内长短跨之比大于1．5，且柱网两个方向少于三跨时，不宜选用无梁楼盖。虽然空心楼板具有自重轻的优点，但对于有覆土的露天顶板其防水性不好。
2柱网的合理布局
人防地下室传力途径从广义讲是楼面荷载通过板传给次梁，再由次梁通过受弯传给主梁，最后由主梁传给柱，柱传给基础。一般来说，柱网不宜设计成正方形，而应是矩形。短跨与长跨的比例<0.75比较经济，一般较常用的正交跨长比取0.65～0.7，这样设计出来的两方向主、次梁的高度能协调较好，从而保证楼盖的结构高度较小，提高层高的利用率，控制造价；人防地下室平时作为汽车库时，这样的跨长比也更经济合理，拥有良好的使用功能；同时方便施工。
3结构分析模型及参数
考虑到单层人防地下室的常见实际情况，针对井字梁楼盖、十字梁楼盖、无梁楼盖和大板主梁楼盖四种结构体系，通过变化0、500、1000、1500和2000mm五种覆土厚度，以及6600、7800、8100、8400和9000mm五种跨度，共建立了95个PKPM模型（6600mm时的井字梁楼盖显然不够经济合理，故舍去），并利用STAT-S分别对以上各情况下的用钢量进行计算分析（当地下室不止一层时，地下二层及以下可近似直接套用覆土为0mm的情况）。本研究统一取场地为9跨×5跨，主要是考虑到以下两点：①当5跨及以上时，可近似认为中跨内力相等；②这样的场地面积与一般实际情况相近。此外，为方便研究，在建模时将非重点研究对象设定为不变量，具体如下：统一取人防等级为常六，地下为1层，层高3750mm，地下外墙厚300mm，混凝土强度取C30（柱C40），受力筋、箍筋均取三级钢、柱保护层厚度取30mm、梁保护层厚度取30mm、板保护层厚度取25mm、地下结构外侧环境为2B。考虑梁端弯矩调幅等建模时，梁、板构件尺寸的确定以及顶板等效静荷载标准值的取法均参考人防结构图集（甘02人防-1）。对于十字梁和井字梁楼盖，板厚取值为250~300mm，对于无梁楼盖和大板主梁楼盖，依据跨度和荷载情况，板厚取值在350~550mm之间合理选择。其中，无梁楼盖在SATWE设置时需输入等代框架梁的位置，布置100mm×100mm的虚梁，其目的一是为了SATWE在接PMCAD的前处理过程中能够读取楼板的外边界信息；二是为了辅助弹性楼板单元的划分。之后利用SLABCAD对结构进行有限元分析，以完成内力计算（其中柱帽尺寸取0.35倍跨长，已通过手算添加到总钢筋量中）。
4各楼盖方案对比分析
为了更直观地对比常用柱网下各种楼盖形式的经济指标，将大柱网，大小柱网，小柱网分别以平米单价为变量编制了下列3个柱状图。8．4m×8．4m大柱网各楼盖结构形式平米单价对比见图1，8．4m×5．6m大小柱网各楼盖结构形式平米单价对比见图2，5．6m×5．6m小柱网各楼盖结构形式平米单价对比见图3。常用3种柱网、在不同荷载工况下，从平米单价角度分析，主梁大板体系明显优于主次梁、井字梁楼盖体系。为了便于比较，不同跨度情况下的钢筋量均按尺寸比例统一折算成81m×45m（9m×9m区格）场地尺寸下的数值。为了更直观的显示在给定工程实际覆土厚度条件下，各种结构形式用钢量随跨度的变化。
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图1 大柱网各楼盖结构形式平米单价对比图
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图2 大小柱网各楼盖结构形式平米单价对比图
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图3 小柱网各楼盖结构形式平米单价对比图
结语
综上所述，随着我国步入老龄化社会，劳动力减少，用工成本逐年增加，主梁大板形式也能节约现场用工，缩短建设工期；推广主梁大板楼盖体系具有明显积极意义；近年来也出现了加腋大板、变截面主梁大板等新的形式，体现了业内同行勇于探索的精神，本文作者也呼吁业内同行积极探索新的分析方法，勇于尝试新型方案，以期百花齐放百家争鸣之良好态势。
参考文献：
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