容柏生RBS地下室楼盖结构设计详细对比分析
高层钢结构设计实例分析(20120722081436)
• 屈曲约束支撑的主要特点是 通过外加套筒，约束支撑不 发生屈曲，且保护梁柱构件 不破坏，支撑刚度和强度完 全发挥。其芯板钢材类型为 低屈服点钢材（屈服强度 100MPa，225Mpa），普通 低碳钢（SLY100， SLY225）。
21
屈曲约束支撑和普通支撑的对比
22
• 承载力高 （相同刚度下，承载能力比普 通支撑提高2-10倍）
（含钢板墙）体 系
6
• 在现有的工程应用实例中，结构高度从 100米至330米。反应出钢结构抗侧刚度 的局限性。（这里不讨论混合结构）
• 抗侧力构件的型式
• 抗侧力的构件主要有：钢支撑，钢板墙， 边框柱和钢板组成的筒体。
7
三、高层钢结构的规范依据
• 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 • 2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 • 3、《高层民用建筑钢结构技术规程》
高层钢结构设计实例分析
广州容柏生建筑结构设计事务所 RBS RBS Structure Engineering Design Associates
魏捷 2011年5月
1
一、前言
钢结构是一种质量较轻、刚度较大的结构体 系。 多遇地震作用下，地震力与质量有近似的 线性关系，即质量越大，地震力越大。因此，在 满足相同刚度的条件下，钢结构的地震力一般小 于钢筋混凝土结构。最为重要的是钢结构的延性 远远优于钢筋混凝土结构，具有优越的防倒塌能 力。 因此，在地震作用较大或地震作用为结构控制 工况时，钢结构应该成为结构选型考虑的主要型 式之一。
• 普通支撑轴向承载力设计值
Af Nb 10.35n
• 屈曲约束支撑轴向承载力设计值
Nb Af
23
原理
多层地下室楼盖选型分析
表1地下室总埋深的效果因素比较层高及总埋深（m ）斜车道面积*（m 2）每层建筑空间（m 3）支护结构受力高度（m ）地下水总水头（m ）外墙、内墙柱混凝土用量（m 3）基坑土方开挖量（×104m 3）3.614.41680（1.00）16500（1.00）14.4（1.00）14.9（1.00）14.4∑S （1.00）7.6（1.00）3.212.81493（0.89）5000（0.88）12.8（0.89）13.3（0.89）12.8∑S （0.89）6.8（0.89）注）地下室斜车道坡度按12%计算。
1总埋深是多层地下室结构设计的最重要控制因素近年在高层建筑中多层地下室设计已较为多见，在各种决定因素中最重要的无疑是地下室的总埋深，它不仅影响到建成后的使用效果，还关系到施工过程中一次性投入的结构成本，这是开发商和结构设计人员十分关注的问题。
在地下室层数不变、楼层净高满足使用功能的前提下，降低楼层层高可减小地下室的总埋深。
从使用效果来看，地下室因出入斜车道的缩短而增加了有效使用面积，地下室楼层空间减小后可节约通风设备长期供电的投入；从结构成本的投入上看，可使深基坑支护结构承受的土压力更小，地下水设防水位总水头高度减小，有利于地下室底板和外墙的受力，同时地下室外墙和内墙柱总高度的降低也使结构材料的投入减少，并可大幅减少深基坑土方开挖量。
以4层地下室为例，假设每层建筑面积为5000m 2，每层层高由3.6m 降至3.2m ，则总埋深降低了1.6m ，由表1可见各有利因素将优越11个百分点。
合理确定地下室的楼层层高，减小总埋深，其关键技术就是楼盖结构形式的选取问题。
2多层地下室楼盖形式的种类楼盖结构主要承受楼面的竖向重力荷载，地下室的使用功能主要是停车库和设备用房，如设人防地下室，则顶板需要承受爆炸动荷载，如为覆土的露天顶板，则除覆土荷载外，还需考虑消防车行走荷载。
按常规设计，地下室楼盖结构形式主要有主次梁、井字梁、十字梁、加腋整间大板、空心楼板和无梁楼盖等几种（如图1）。
某地下室顶板结构设计方案比较
某地下室顶板结构设计方案比较满建政【摘要】This paper makes an comparison of different structure schemes of basement roof to find the influence of econo-my, after the comparison it draws a concusion that haunched beam and slab is better than the traditional primary and seconda-ry beam scheme, the similar engineering can refer to this con-clusion.%通过对某工程地下室顶板采取不同的结构形式进行了计算比较，得出加腋大板体系经济性优于传统的主次梁方案，结论可供相关项目参考。
【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】2页(P39-39,41)【关键词】地下室顶板;加腋大板;方案比较【作者】满建政【作者单位】建学建筑与工程设计所有限公司上海分公司，上海 200000【正文语种】中文【中图分类】TU93某高层住宅项目，底部两层地下车库，主楼采用剪力墙结构，地下室采用框架结构，主要柱网尺寸为8.1 m×8.1 m，车库顶板覆土1.5 m，设计时以首层地下室作为计算嵌固端。
根据GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《规范》)要求，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板室结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用梁板式结构。
故根据《规范》要求，地下室顶板采用梁板式结构。
因本工程覆土较厚，且地下室体量很大，为了节约成本获得更好的经济效益，故设计时给出三种结构方案，即井字梁楼盖、十字梁楼盖、加腋整件大板楼盖。
三种楼盖平面形式如图1所示。
为了节约造价，对三种结构方案经济型进行了分析比较。
容柏生RBS地下室楼盖结构设计详细对比分析
2011年12月
地下室设置必要性
地下室设置的作用1
一、地下室分类
二、多层地下室楼盖形式
地下室结构构成
地下室底板
地下室室外顶板地下室楼层
塔楼首层顶板
楼盖平面示意图
加腋整间大板
加腋整间大板
11
带托板无梁楼盖
14
空心密肋楼盖
15
三、各层地下室楼盖荷载取值
消防车荷载
四、地下室楼盖采用的结构形式及经济对比根据各楼层的荷载取值，一般情况下各层的楼盖采用的结构形式
人防顶板经济对比
计算条件
计算结果
经济对比
地下室车库经济对比
主次梁结构
主次梁结构计算结果
十字梁结构
十字梁结构计算结果
井字梁结构
井字梁结构计算结果
无梁楼盖
32
计算结果
33
经济对比
材料用量统计表
结论1、
5、当地下室层数较多（
首层顶板
结论
工程实例
五、楼盖设计及计算方法
加腋梁板设计及计算
加腋梁计算简图
αγ
跨长加腋系数、梁高加腋系数
45
⏹加腋梁与加腋板都是通过增加厚度来提高支座的刚度，减
1MN MX X Y Z -33.447-3.1427.16757.47487.781118.088148.395AUG 23 2011ELEMENT SOLUTION MN MX X Y
Z -33.454-3.14627.16357.47287.781118.09148.398AUG 23 2011图一：X 向跨板的弯矩图图二：Y 向跨板的弯矩图
ANSYS。
人防地下室不同楼盖形式的经济对比分析
人防地下室不同楼盖形式的经济对比分析发表时间：2018-03-22T14:09:19.400Z 来源：《防护工程》2017年第32期作者：贝伟明[导读] 结构层层高变小，由此可以在造价上节省大量建筑成本。
所以无梁楼盖形式在结构选择中可以作为最佳方案进行选择。
辽宁省人防建筑设计研究院责任有限公司辽宁省沈阳市 110000摘要：人防地下室无论是在战争时期或者是在现代都有着重要的作用,但这种地下空间设计建筑成本较高，而开发商都是抱着以最低的成本获得最大利益的目的进行施工建筑。
在保证建筑项目质量的前提下，节省工程项目建筑成本，一直是建筑工程专业技术人员不断追求的目标。
本文通过选取6种不同的楼盖形式结构对人民防空地下室顶板结构进行综合分析，从结构高度、钢筋混凝土使用量、钢筋混凝土总成本等方面，互相比较，得到各个方案的优势与劣势，最后在满足基本质量需求的前提下，得到成本最低、质量最好的最佳方案。
关键词：人防地下室；楼盖形式；钢筋混凝土；经济对比随着现代经济的不断发展，建筑行业也开始变得更加规范化、现代化。
目前，人防地下室是主流的人防工事。
人防地下室的结构一般由顶板、底板、临空墙、人防门、密闭隔墙等主要部分组成。
其中，地下室的顶板主要的作用就是承担楼面载重，人防动载以及作战时不能够拆迁的固定建筑，在有覆土的顶板中，还需要额外考虑消防车荷载。
人防地下室的顶板根据不同的设计防护等级、防化等级，其荷载的取值与最小厚度也有着不同的要求。
人防荷载不与活载进行组合，只与静载进行组合，对于一般的防空地下室，人防爆破动荷载都只按照一次作用考虑。
因此，人防顶板在结构的造价中占有相当大的比重，合理的选择楼盖的结构形式，是直接影响人防地下室总体经济回报的一个重要性因素，用何种楼盖结构设计方案成本最低、质量最好，目前存在诸多不同观点。
1.楼盖形式人民防空地下室顶板的楼盖形式主要分成无梁楼盖和有梁板式楼盖两种形式。
有梁板楼盖形式结构设计技术成熟、完整性较好，每个构件传力清晰明确。
高层建筑结构合理构成与高效率结构设计
础设施建设蓬勃发展，一栋栋高层、超高层建筑不断 刷新着各地城市的天际线，成为了城市的名片，也见 证了城市的发展。住宅、办公、酒店、公寓、观光等高 层建筑给城市带来了丰富的功能空间及美轮美奂的 城市景观，它们推动了城市的发展，但它们的落成也 消耗了大量的自然资源和社会资源。对高层建筑结 构的合理构成进行分析并实现高效率的结构设计， 不仅具有节约成本的直接经济效益，还具有绿色环 保的长远社会效益，本文将在这方面进行探讨。 1 新时代环境下结构设计评价标准的变化
除了设计、咨询大量超高层、大跨度、复杂结构之外，ＲBS 团队根据多年积累的经验，结合市场的变化， 提出多项具有特色的研究课题，包括超高层全装配式钢结构工业化体系（ SPI 体系） 、免模装配一体化钢筋混 凝土结构工业化体系（ PI 体系） 、消能减震系统解决方案、大跨度楼盖 TMD 减振技术、SAUSAGE 软件等。经 过长达 3 ～ 10 年的开发研究，这一系列的国内领先科研成果在项目中逐渐应用和推广，推动着行业的发展。
创造价值，提高结构的经济性。 总之，每一个“美”的建筑都离不开安全、经济、
地下室顶板不同楼盖经济性对比分析
地下室顶板不同楼盖经济性对比分析发表时间：2019-05-14T10:22:22.547Z 来源：《建筑细部》2018年第21期作者：赵荣鑫[导读] 同时考虑施工难度，使用功能，建筑视通效果等因素的影响，使各个方面都能达到比较完美的效果深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司摘要：为了探讨地下室顶板的最优结构方案，本文针地下室标准柱网8.1mX7.8m，在正常使用荷载及消防车荷载条件下，不同结构方案的土建成本进行经济性比选。
同时考虑施工难度，使用功能，建筑视通效果等因素的影响，使各个方面都能达到比较完美的效果关键词：顶板楼盖；经济性；无梁楼盖；1、工程设计条件材料强度：混凝土等级C30/钢筋强度HRB400；柱跨：8.1mX7.8m；柱截面：600mmX600mm；正常使用荷载：恒载22.6kN/m2（覆土1.2m）/活载4.0kN/m2；消防车荷载：广东省《建筑结构荷载规范》，分项系数1.0；计算内容：混凝土量、钢筋量、模板量；抗震等级：三级，框架梁贯通面筋均为D12；顶板配筋率：均设置通常钢筋，配筋率不小于0.25%；材料单价：混凝土约700元/m3（C30）、钢筋约5200元/吨、模板约80元/m2；2、结构方案P2双向十字梁结构方案正常使用荷载作用下造价统计（单位：元/m2）4、各结构方案优缺点P1～P5梁板结构方案主要优点：结构整体刚度好，受力性能较好，适用于楼面荷载不太大的情况，砼的收缩徐变裂缝控制较好；主要缺点：施工工序较多，工期较长，层高较高，相对无梁楼盖结构方案，需增加约0.2m的层高，模板造价较大，相对无梁楼盖结构方案，需要增加模板用量约55%，约70%（双向井字梁），约30%（主梁平板结构），约40%主梁加腋板结构。
无梁楼盖结构方案主要优点：结构高度小，板底平整，有较好的建筑视通效果，适用于楼面荷载较大的情况；施工工序最少，工期最短；层高较小，相对于其他结构方案，可减小层高约0.2m，模板造价最低。
人防地下室不同楼盖形式经济对比分析
人防地下室不同楼盖形式经济对比分析高莹【摘要】Through selecting six kinds of floor system structure forms,the article calculates civil defense basement floor,comparatively analyzes their merits and defects from aspects of steel reinforced concretedosage,structural height and total steel reinforced concrete cost,and finally draws optimal economic structural scheme,which has provided some guidance for civil defense basement floor structure selection.%通过选用六种楼盖结构形式对人防地下室顶板进行计算,从钢筋混凝土用量、结构净高、钢筋混凝土总造价等方面,对比分析了各方案的优缺点,最后得出最经济的结构方案,为人防地下室顶板结构选型提供参考.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)015【总页数】2页(P23-24)【关键词】人防地下室;楼盖;钢筋;混凝土【作者】高莹【作者单位】广州市人防建筑设计研究院有限公司,广东广州 510500【正文语种】中文【中图分类】TU352.1人防地下室是一种在战时可以保护生命财产安全的地下防护建筑物。
随着经济的高速发展，城市建设对地下空间的要求越来越高，由于人防地下室工程造价较高，在当前我国经济不断发展的大环境下，以最少的投资产生最大的经济效益是绝大多数建筑开发商的必然追求，如何在保证结构安全的前提下，节约工程建设成本，一直是工程技术人员不断努力的目标。
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49
49
ANSYS计算结果
1
ELEMENT SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 MX (NOAVG) TOP DMX =.564E-05 SMN =-63.754 SMX =209.009 AUG 23 2011 16:41:42
1
ELEMENT SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 MY (NOAVG) TOP DMX =.564E-05 SMN =-63.763 SMX =209.016 AUG 23 2011 16:42:28
46
46
梁支座加腋后，由于增加了梁的有效高度，适应了梁内 力重分布的需要，因此可以降低梁端的剪应力，减少支 座区的钢筋用量，降低支座区钢筋的密度，以方便施 工，从而提高了节点的可靠度。
当楼层层高确定后采用加腋梁能改善梁的造型，减少梁 跨中部区间的高度，从而增加楼层使用区域的有效净空 高度，达到较好的视觉效果。
地下室室外顶板
塔楼首层顶板
地下室楼层
地 下 室 侧 壁
地下室底板
8
8
楼盖平面示意图
① 主次梁楼盖
② 井字梁楼盖
③ 十字梁楼盖
④ 加腋整间大板楼盖
⑤ 空心楼板楼盖
⑥ 无梁楼盖
9
9
加腋整间大板
10
10
加腋整间大板
11
11
带托板无梁楼盖
12
12
13
13
14
14
空心密肋楼盖
15
15
16
16
17
保利威座大厦
5
底层人防 其余各层车库 底层人防 其余各层车库 车库 底层人防 其余各层车库 底层人防 其余各层车库 底层局部人防 其余各层车库 底层局部人防 其余各层车库
2008.06
嘉裕商旅大厦
4
1.1
2009.08
华发云湖翠谷 珠江新城 K1地块 住宅项目 嘉裕宁波酒店 时代地产 珠江花园 珠江新城N5-1地块 项目
≥2.5 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 22
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 ≥6.0
35.0 33.1 31.3 29.4 27.5 25.6 23.8 21.9 20.0
22
四、地下室楼盖采用的结构形式及经济对比
MX
MN
MN
Y Z X
Y Z X
MX
-63.754 -33.447
-3.14 27.167
57.474 87.781
118.088 148.395
178.702 209.009
-63.763 -33.454
-3.146 27.163
57.472 87.781
118.09 148.398
178.707 209.016
37
37
首层顶板
38
38
从上表中可以看出加腋整间大板结构与无梁楼盖工程造价 相当且较为经济；主次梁、十字梁次之，井字梁结构的造 价最高； 对于首层顶板，一般情况下作为上部结构的嵌固端，由抗 规6.1.14条：“地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现 浇梁板式结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁 板结构”，故根据规范要求，建议采用梁板加腋大板结构形 式。
用弯矩分配法或 迭代法计算变截面连 续梁是目前计算加腋 梁最为简明的有效方 法，其计算原理与等 截面构件基本相同， 不同的只是杆件形常 数与载常数
加腋梁计算简图
44
44
跨长加腋系数
、梁高加腋系数
45
45
根据内力计算分析及工程经验一般情况下建议：
0.15 0.3
通过采用上述的加腋系数，梁支座弯矩增加在5%~15 %以内； 为了简化计算，当采用上述建议的加腋系数后，梁的 内力可采用等截面梁计算，配筋时按加腋后的截面高 度去计算；并不再考虑支座弯矩的调幅。
1
2.63
2009.09
3
2.12
加腋整间大板
2010.05
2 1
1.12 8.05
加腋整间大板 无梁楼盖 -2层无梁楼盖 -1层加腋大板 首层加腋大板
2010.10 2011.03
3
2.56
2010.04
42
五、楼盖设计及计算方法
加腋整间大板设计及计算 无梁楼盖设计及计算
43
43
加腋梁板设计及计算
半埋式地下室 全埋式地下室
5
5
地下室功能
普通、民用地下室 防空地下室
结构材料
砖混结构地下室 钢筋混凝土结构地下室
6
6
二、多层地下室楼盖形式
1、主次梁 2、井字梁 3、十字梁 4、加腋整间大板 5、无梁楼盖 6、空心密肋楼盖
等厚平板式 带托板式柱帽 “无梁”楼盖 “有梁”楼盖
7
7
地下室结构构成
28
28
主次梁结构
主次梁结构计算结果
主次梁结构配筋简图
29
29
十字梁结构
十字梁结构计算结果
十字梁结构配筋简图
30
30
井字梁结构
井字梁结构计算结果
井字梁结构配筋简图
31
31无梁Biblioteka 盖3232计算结果
33
33
34
34
经济对比
材料用量统计表
注：钢筋价格取4500元/吨，混凝土价格为350元/m3
根据各楼层的荷载取值，一般情况下各层的楼盖采用的结构形式 为： （1）人防顶板：荷载取值较大、规范有最小板厚要求 （h=200mm），故为了充分发挥板的受力性能可采用无梁楼盖 或加腋梁板式大板结构； （2）车库楼盖：荷载取值较小，要求的板厚较小，板厚h=120， 一般情况下采用主次梁、井字梁或十字梁结构，或采用无梁楼 盖； （3）首层室外顶板：覆土较厚，荷载较大，首层由于抗渗要求， 需要板厚较厚(h=250)，采用加腋梁板式或无梁楼盖。
26
26
经济对比
材料用量统计表
从表中可无梁楼盖较加腋大板经济，并且无梁楼盖施 工方便，模板用量较少；能够降低层高或增加净高，减少 地下室的开挖，降低基础、侧壁和支护结构造价，达到较 好的经济效益。
27
27
地下室车库经济对比
地下室车库一般采用主次梁、十字梁及井字梁 楼盖形式，无梁楼盖； 选取柱网9mx9m、7X7跨进行计算，取中间板 跨进行计算配筋； 荷载按相关规范取值； 计算结果详下图所示：
35
35
结论
1、 从以上“楼盖材料用量表”中可以看出梁板式楼盖中主次梁结构形式 的单位面积造价最低，井字梁结构形式的单位面积造价最高，十字梁结 构形式单位面积造价介于两者之间； 2、主次梁楼盖与无梁楼盖单位面积用钢筋量比较接近，但无梁楼盖混 凝土用量较多，使其单位面积造价高于主次梁楼盖； 3、主次梁结构形式由于其中一个方向框架梁梁高与次梁同高，设备管 道可以垂直于次梁布置，这样可以提高地下室净高，无梁楼盖考虑 150mm操作空间其地下室净高比主次梁结构提高了100~200mm，但比 主次梁结构增加了近三分之一的重量，增加基础造价。 4、无梁楼盖施工简洁、施工速度较快，模板简单，能够有效满足工期要 求，视觉美观；无梁楼盖由于自重较重，故对地下室抗浮有利。
图一：X向跨板的弯矩图
47
47
48
48
加腋梁与加腋板都是通过增加厚度来提高支座的刚度，减 少支座处的配筋，其区别是加腋梁是线杆件，而加腋板为 面单元，其受力基本相同； 加腋长度与加腋高度可参考加腋梁，并结合实际工程的做 适当的调整； 加腋板的计算：(1)有限元法：较为准确的计算其内力 （2）弹性计算方法：工程实际应用。
17
三、各层地下室楼盖荷载取值
根据地下室各楼层的使用功能可分为： （1）人防顶板、部分设备用房 （2）车库层 （3）地下室顶板 由于使用功能的不同，其荷载取值不同，根据《建筑 荷载设计规范》(GB50009-2001)及《人民防空地下室设计 规范》 (GB50038-2005)，各部分楼层的取值详下表：
20
20
消防车（300KN级）轮压作用下单向板的等效均布荷载值（KN/ m２）
覆土厚度/m ≤0.25 35.0 0.50 32.0 0.75 29.1 1.00 26.1 1.25 23.2 1.50 20.2 1.75 17.2 2.00 14.3 ≥2.5 11.3
板跨 /m ≥2
21
21
消防车（300KN级）轮压作用下双向板的等效均布荷载值（KN/ m２）
23
23
人防顶板经济对比
加腋大板计算简图
无梁楼盖计算简图
24
24
计算条件
核六级人防车库 ； 选取柱网8.4mx8.4m、7X7跨进行计算， 取中间板跨进行计算配筋； 荷载按相关规范取值； 无梁楼盖板厚350，托板厚度500，柱帽 800 ：
25
25
计算结果
1
1
加腋大板配筋简图
无梁楼盖配筋简图
39
39
结论
1、地下室楼层根据不同的使用功能应采用不同的楼盖
形式以达到较为合理的经济效益。
2、通过以上结构受力计算、经济性对比分析可以得出： （1）人防顶板：宜采用无梁楼盖（根据人防等级的 不同可采用平板式或带托板式无梁楼盖）； （2）车库：宜采用主次梁楼盖； （3）首层顶板：宜采用加腋梁板式楼盖；
18
18
恒 载 （kN/m2） 核五级 人防顶板 核六级 梁板式 车库 大板式 首层顶板 18h 2 2