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海宁鑫城地下车库

【概要描述】由江苏宁纬置业有限公司投资兴建的海宁鑫城,坐落于如皋市万寿路以西、宁海路以南、宏济路以东、福寿路以北地块。地下一层(局部地上),总建筑面积为19997平方米,设计使用年限50年,由如皋市规划建筑设计院有限公司设计,江苏开来预应力工程有限公司对地下室底板及顶板进行优化设计。

海宁鑫城地下车库

【概要描述】由江苏宁纬置业有限公司投资兴建的海宁鑫城,坐落于如皋市万寿路以西、宁海路以南、宏济路以东、福寿路以北地块。地下一层(局部地上),总建筑面积为19997平方米,设计使用年限50年,由如皋市规划建筑设计院有限公司设计,江苏开来预应力工程有限公司对地下室底板及顶板进行优化设计。

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海宁鑫城地下汽车库

底板及顶板结构选型对比经济

分析报告

江苏开来预应力工程有限公司

2015年6月

TOP图:海宁鑫城地理位置

海宁鑫城西侧临街效果图

  1、工程概况:

  由江苏宁纬置业有限公司投资兴建的海宁鑫城,坐落于如皋市万寿路以西、宁海路以南、宏济路以东、福寿路以北地块。地下一层(局部地上),总建筑面积为19997平方米,设计使用年限50年,由如皋市规划建筑设计院有限公司设计,江苏开来预应力工程有限公司对地下室底板及顶板进行优化设计。

  地下车库建筑分类为特大型,汽车停车总数量为531辆。其层高3.9米,柱网为8.4m×8.4m,顶板上覆土1.2米。地下车库采用框架结构,标高±0.000相当于绝对标高5.900m (按1985国家高程基准),抗浮水位标高为-1.000,相当于绝对标高4.900m。

  本工程的整体效果模型图可见图1.1。

  2、地下车库设计对比:

  (1)设计软件对比

  原设计单位采用的结构设计软件是PKPM。我司采用的是美国CSI公司开发研制的SAFE软件,它将有限元分析理论完整的应用到结构分析设计理论并形成自己独特的一套系统,是一种分析和设计基础和楼板的强有力的工具。

  有限元软件和PKPM的对比如表2.1.1所示。

图1.1 海宁鑫城整体效果模型图

表2.1.1 结构分析软件对比

名称

有限元软件

PKPM

设计原则

将表示结构或连续体的求解域离散为若干个子域,通过边界上的结点相互联结成组合体,用每个单元内所假设的近似函数来分片表示全求解域内未知场变量。再通过原问题数学模型等效的变分原理,建立

求解基本未知量的代数方程组。

PKPM结构分析法是以变形协调为原则。

传力途径

有限元传力分两种:

①暗梁体系。力直接传到柱子上,

②明梁体系,一部分力传到梁上,一部分力直接传到柱子上。有限元更接近工程实际。

PKPM中一般的框架结构是四边导荷(即荷载像双向板一样先传到梁再传到柱子上)。

  (2)结构形式对比

  原设计的顶板采用的结构形式是框架梁加板结构,框架梁的截面尺寸采用400mm×850mm,遇大跨度时采用500mm×1000mm,板厚400mm,PKPM模型图可详见图2.2.1。预应力结构方案采用的是扁梁-板结构,扁梁的截面尺寸为1000mm×500mm,遇大跨度时采用1000mm×600mm,板厚300mm,扁梁、板、墙皆是以壳体建模,其三维模型详见图2.2.2。

  原设计的底板采用的结构形式是筏板加柱墩形式,板厚500mm(600mm),柱墩大小2500mm×2500mm,高度为1m。预应力结构方案亦采用筏板加柱墩形式,板厚为400mm,柱墩大小2400mm×2400mm,高度为900mm。

图2.2.2 地下室顶板预应力建模三维整体模型图

  3、配筋对比:

  (1)底板配筋对比:

  (2)顶板配筋

表3.2 顶板配筋对比

  4、经济对比:

  (1)概述:

  1)、海宁鑫城地下车库采用预应力方案后,基础底板板厚由500mm(600mm)变为400mm,净高可增加100mm(200mm);地下车库顶板由400mm×850mm的框架梁变为1000mm×500mm的扁梁,净高多出350mm;综合效益显著提高。在地下车库层高不变的情况下,底板可上抬450mm(550mm)。同时,可减少土方开挖。

  2)、采用预应力方案后,该车库顶板、底板的钢筋用量大量减少。

  3)、由于基础底板厚度降低100mm(200mm),可节省混凝土用量0.1 m³/ m²(0.2 m³/ m²);地下车库顶板因梁截面高度尺寸减少,混凝土用量减少,模板、防水等费用也随之降低。

  4)、本地下车库底板预应力施工面积为12824 m²,顶板预应力施工面积为10944 m²。

  (2)主材含量对比分析:

 

表4.2.1 底板两种方案的工程量对比

普通钢筋

(kg/m²)

预应力筋

(kg/ m²)

混凝土量 (m³/ m²)

普通方案

72.13

/

0.626

预应力

26.25

8.27

0.492

 

表4.2.2 顶板两种方案的工程量对比

 

普通钢筋

(kg/ m²)

预应力筋

(kg/ m²)

混凝土量

(m³/ m²)

普通方案

70.33

/

0.438

预应力

34.79

9.2

0.364

  (3)造价对比

  根据江苏省04定额,如皋市2014年5月份指导价,普通钢筋综合费5150元/吨,混凝土底板综合费(不含模)614元/m³,混凝土有梁板综合费(不含模)660/m³,预应力筋综合费16900元/吨。

  注:以上综合费用包含人、材、机、规费、管理费以及税金等费用。

  底板、顶板的具体造价对比分别如表4.3.1和4.3.2所示:

  表4.3.1 底板两种方案的造价对比(单位:元/m2)


普通钢筋

预应力

混凝土

合计

普通方案

371.46

/

384.48

755.94

预应力

135.21

139.75

302.09

577.06

  底板节省:755.94-577.06=178.88元/ m²

图4.3.1 地下室底板两种方案造价对比柱状图

 

  4.3.2 顶板两种方案的造价对比(单位:元/m2)

钢筋

预应力筋

混凝土

总计

普通方案

362.18

/

289.08

651.26

预应力方案

179.15

155.41

240.24

574.8

  顶板节省: 651.08-574.8=75.46元/ m²

图4.3.2 地下室顶板两种方案造价对比柱状图

  (4)、结论

  由以上分析可得如下结论:

  采用预应力方案,底板每平米可节省178.88元;地下室顶板每平米节省75.46元。合计每平米节省费用:178.88+75.46=254.34元。

  5、实用性对比:

  (1)有粘结预应力结构优势

  1)减小梁截面高度,减轻自重(即增加净高)

  2)提高构件的抗裂度和刚度,改善使用性能

  对截面受拉区施加预压应力,可以降低截面应力峰值,使结构在使用荷载下减小裂缝宽度甚至不开裂。同时,反拱作用可减少结构的变形,从而改善结构的使用性能。

  3)好的裂缝闭合性能与变形恢复性能

  当作用在结构上的活载部分或全部卸载时,预应力混凝土结构具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能,可以改善结构的耐久性。无数工程证明:采用预应力方案,对底板防水效果显著,顶板不易出裂缝。

  4)充分利用高强钢材

  预应力混凝土结构中,通过对高强钢材预先施加较高的拉应力,可以使高强钢筋在结构破坏前能够达到其屈服强度或名义屈服强度。

  5)提高抗剪承载力

  预压应力延缓了截面斜裂缝的产生,增加了截面剪压力面积,从而提高了构件的抗剪承载力。

  6)提高抗疲劳强度

  预压应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度,增加疲劳寿命。

  7)增加美观度

  梁高降低可利于各种建筑辅助设施如污水管、生活给水管,消防给水管、通风管、电缆、通讯缆的安装。

  普通方案车库及预应力方案车库对比如图5.1.1和图5.1.2所示:

图5.1.1 普通钢筋混凝土地下车库

图5.1.2 有粘结预应力混凝土结构的地下车库

  (2)海宁鑫城施工过程及完成后效果图

  1)、底板施工过程图

图5.2.1 底板预应力施工过程图一

图5.2.2 底板预应力施工过程图二

  2)、顶板施工过程图

图5.2.3 顶板预应力施工过程图

  3)、施工完成后的效果图

图5.2.4 拆模后海宁鑫城地下车库场景一

图5.2.5 拆模后海宁鑫城地下车库场景二

图5.2.6 拆模后海宁鑫城地下车库场景三

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