目前，对于地下车库比较流行的做法为8.1mx8.1 m及8.4mx8.4m 大柱网布置，即考虑一个柱网停3台小车的情况下，然而对一个柱网停2台小车的情况(本文统称为小柱网)研究分析较少，本文就小柱网情况下地下室顶板和底板结构方案进行分析并进行优化比选。

本方案制定依托江苏省南通市某项目的非人防地下室进行, 地下室为停车库，层数为 1 层，层高为3.6m，地下室顶板覆土厚度 1.2m，恒载取值 24kN/m²，活载取值5kN/m²，活荷载考虑消防车荷载，且考虑1.2m 厚覆土按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)附录B进行折减。项目采用5.35mx5.1m（x6.1m车道）小柱网布置。本工程抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计特征周期Tg=0.55s；设计地震分组为第二组；建筑场地类别为Ⅲ类，室外标高-0.3m，根据勘测报告要求，抗浮水位取室外地面标高以下0.5m，结构平面布置图及剖面图如图1、图2：

图1 结构平面布置图

图2 地下车库剖面图

鉴于近期无梁楼盖事故频发，故本文对无梁楼盖不做分析，考虑到江苏省对地下室防水的要求，板厚取值250mm，本项目最大柱距6.1m，经分析地下室顶板采用主梁+大板的结构方案，地下室底板采用独立基础+防水板的结构方案。

本文将普通混凝土方案及预应力混凝土方案进行比对。计算时将模型外扩两跨，取9*9跨的模型进行分析计算。

普通混凝土方案采用中国建筑科学研究院 PKPMCAD工程部编制的多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件(SATWE) 进行计算，混凝土等级均为C30。

4.1 方案选型

方案重要结构构件参数统计详下表：

4.2 配筋表

预应力混凝土方案采用CSI公司开发的SAFE软件进行分析计算，方案重要结构构件参数统计详下表，基础和梁板混凝土等级均为C40。

5.1 方案选型

5.2 配筋表

5.3 裂缝验算

本工程为地下室顶板和底板，地下室顶板的支座与底板的跨中属于二（a）类环境，其余属于一类环境，根据规范要求，两种结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值见下表：

在计算裂缝宽度的时候，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，而预应力混凝土构件的最大裂缝宽度则按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。

六、经济对比

6.1 材料取费原则

依据江苏省南通市建筑工程消耗量标准，各材料综合费用取值如下：钢筋（≤12）含税综合单价6500元/吨，钢筋（14～25）含税综合单价6300元/吨,钢筋（＞25）含税综合单价6200元/吨。

C30砼含税综合单价610元/m³，C35砼含税综合单价640元/m³，C40砼顶板梁含税综合单价680元/m³。模板含税综合单价85元/m²。预应力钢筋综合费用15000元/吨。此综合费用包括人、材、机、各项规费、管理费以及税金等等,未包括下浮价格以及预应力设计咨询费。

6.2 主材含量分析

具体工程量对比如表6.2.1及表6.2.2所示：

表6.2.1普通方案工程量

表6.2.2预应力方案工程量

6.3 造价对比

具体造价对比详见表4.4.1及表4.4.2：

表6.3.1 普通方案造价

表6.3.2预应力方案造价

由上表对比可知：预应力方案较普通方案节省，就主材分析，预应力方案相对于原设计方案：底板节省64元/m²，顶板节省69元/m²。

7.1建筑使用功能

（1）采用预应力方案可以提高净空。由上述分析可以看出, 采用预应力混凝土方案可以将框架梁的高度减小300mm,从而在层高不变的情况下, 大大提高建筑的净空, 同时由于构件断面的减小, 使得结构显得比较轻巧, 可以改善结构的视觉效果。

（2）采用预应力可以改善结构的受力性能。普通混凝土结构是带裂缝工作的, 而且竖向挠度比较大, 而预应力混凝土构件在正常使用状态下对裂缝的控制是有利的, 而且还能控制构件的变形, 构件笔直, 受力性能得到显著改善。

（3）本工程最大结构长度为137m, 若采用普通混凝土楼盖可能会由于混凝土材料的收缩以及温度应力, 再加上很大的外荷载, 从而导致楼盖的开裂渗水。而采用预应力混凝土结构可以通过在楼盖内建立预应力, 来抵消收缩和温度应力, 防止裂缝的出现。

7.2 附加经济效益

地下室层高包括楼盖高度，车库净高，地下设备管道（通风管道、喷淋高度、电桥架等）高度，而车库净高和设备管高度一般为定值，故楼盖高度将直接影响地下室层高。以本工程为例，普通混凝土方案梁高700mm。采用预应力混凝土结构方案后，梁高降低至400mm，可直接降低楼层高度300mm，而结构的竖向构件（剪力墙、框架柱、挡土墙）及各类竖向管( 井) 道的高度随着地下室楼层竖向高度的减小工程量将会降低，土石方工程量以及基坑支护费用也会有不同程度的降低。

7.3 底板抗浮

地下室抗浮设防水位是影响地下室抗浮设计、底板厚度及配筋的关键因素，抗浮水位提高1米底板水压反力增加10kPa，根据勘测报告，抗浮水位取地下室标高以下0.5m。抗拔桩采用一柱一桩的平面布置，桩径为500mm。根据《建筑地基基础设计规范》 第5.4.3 条第1 款规定，取抗浮安全系数 Kw=1.05。

读取pkpm 基础设计V4上部荷载显示最大柱底恒载值，普通混凝土方案与预应力混凝土方案抗浮数据对比见下表：

7.3.1基桩抗拔力特征值

（1）设计资料

桩型及成桩工艺：预制混凝土圆桩，桩身直径d = 0.500m

基桩抗拔力特征值：

（2）原混凝土方案

    桩身长度L= 7.60m；桩顶标高-5.6m

    基桩抗拔极限承载力标准值：

    基桩抗拔极限承载力标准值：

= 0.68 × 45 × 1.57 × 0.70 + 0.65 × 55 × 1.57 × 2.50 + 0.60 × 80 × 1.57 × 4.40

= 506kN

Ttu=506/2=253kN

（3）预应力混凝土方案

    桩身长度L= 5.8m；桩顶标高-5.25m

    基桩抗拔极限承载力标准值：

= 0.68 × 45 × 1.57 × 1.05 + 0.65 × 55 × 1.57 × 2.50 + 0.60 × 80 × 1.57 × 2.35

= 368kN

Ttu=368/2=184kN

根据以上数据比较，采用预应力方案后，在考虑一柱一桩的情况下，可以将桩长从7.6m减小到5.9m，每根减少了1.7m之多。按照造价标准，每平米可以节省18元/m²。

（1）通过本文的分析，预应力混凝土结构在用于小柱网方案的过程中，经济效益也非常显著。

（2）通过采用预应力混凝土方案降低了地下室的层高，不但可以减少地下室范围内结构的竖向构件工程量，减少土石方工程量以及基坑支护费用，另外，还可以相应地降低主楼范围内的层高，其工程量也会随着减少，但是层高的修改必须通过与建筑设计师配合才能实施以达到方案最优，如图所示：(净高2900mm)

（3）本文预应力的设计依托于江苏开来预应力工程有限公司的发明专利《后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法》（专利号2014102225067）及系列专利体系。