【摘要】近年来，随着城市化进程的加快，我国土地资源日益紧张，地下空间成为当前建筑工程建设中的可利用资源，建筑工程地下室设计也受到了人们的高度关注。本文就地下室顶板设计进行探究，首先阐述了顶板结构体系分类，其次分析了设计内容，然后结合实例论述设计方案，旨在为类似工程提供参考。

【关键词】建筑工程;地下室;顶板结构;设计   【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.044

1、引言

开发并利用地下空间成为城市规划发展的主要方向，高层建筑工程日益增多，为提供空间利用率，设置地下室成为了最为有效的方式。地下室结构设计中，顶板属于地上结构的内容，需根据工程实际情况进行方案比选，选择最佳方案，确保结构的稳定性及工程的经济性。

2、地下室顶板结构概述

当前地下室顶板结构主要包括井字梁体系、十字梁体系、单向梁体系、大板加腋体系等。其中井字梁体系、十字梁体系和大板加腋体系要求主框梁高度和结构总厚度为800mm，单向梁体系则是要求900mm，无梁楼盖体系和空心无梁楼盖体系结构总厚度分别为350mm和500mm。而一般来说井字梁体系、十字梁体系和大板加腋体系对应的地下室高度是3.75m，单向梁体系对应的地下室高度为3.85m，无梁楼盖体系对应的地下室高度为3.3m，以及空心无梁楼盖体系对应的地下室高度为3.45m。因为高层建筑工程对于地下室的建设要求有所差异，在结构设计过程中，设计人员应出具多个方案，就顶板结构的性能、造价等进行比选，选择最佳方案。

3、地下室顶板结构设计分析

地下室顶板处于连接地下室和上层建筑的贴合部位，顶板结构的质量对建筑的整体质量具有显著影响，所以须重视地下室顶板结构设计。地下室顶板结构的覆土不得小于设备管线及土层保护高度，以充分保护设备管线，防止管线在工程建设中受损。另外，设计中须重视地下室顶板结构的承载力，设计人员要全方位考虑建筑物的高度、使用功能和结构所处的外部环境。在具有特定功能的建筑设计中，设计人员须高度重视建筑的防爆性能，地下室爆破动力要满足消防车作用板面爆破动力的要求。

4、实例分析

某项目地震设防烈度为8度（0.2g），第二组，Ⅱ类场地;地下车库抗震等级为三级;车库平面如图1所示，地下3层车库，覆土厚度2m，活荷载取10kN/m，不考虑消防车活荷载。柱网分布较为均匀，为满足大空间功能的建筑需求，柱网间距多为10m×10mm，柱截面选取900mm×900mm，板、梁及柱材料均选用C30混凝土、HRB400钢筋。

4.1顶板结构布置方案比选

计算时选取标准跨的5种梁布置方案，分别为大板方案、单次梁方案、双次梁方案、十字梁方案、井字梁方案。

4.1.1大板方案

大板布置方案中仅有4根10m跨主框架梁受力，如图2。大板结构方案受力形式为双向板四边传力，4根主梁均匀分担楼板传来的覆土、人行、种植等荷载，故大板方案的梁截面相对较小即可满足受力要求;大板方案板厚、板的配筋率及钢筋用量特别大，而且板的钢筋量占总钢筋量的50%左右，板的混凝土用量也相对较大，占总混凝土用量的67%左右;板的造价占据总造价的55%左右，且大板方案造价总体较高。

4.1.2单次梁方案

单次梁布置方案中沿纵向板跨中间布置1道次梁，将板块分为2个5m×10m的板块。单次梁方案结构受力形式为非均匀受力，为长宽比为2的双向板传力，大部分力传到横向主梁上，横向主梁分担大部分楼板传来的覆土、人行、种植等荷载，故单次梁方案的横向梁截面相对较大方可满足受力要求;单次梁方案梁钢筋用量较大板方案增加很多，而且梁的钢筋用量占总钢筋量的64%左右，梁的混凝土用量也相对较大，占总混凝土用量的46%左右;板的造价占据总造价的60%左右。

4.1.3双次梁方案

单次梁布置方案将整个板块划分为纵向3块等分的单向板块，尺寸为3.33m×10.00m。双次梁方案结构受力形式为非均匀受力，为长宽比大于3的单向板传力体系，大部分力传到横向主梁上，横向主梁分担大部分楼板传来的覆土、人行、种植等荷载，故双次梁方案的横向梁主截面相对较大才能满足受力要求，但纵向主梁因为大部分荷载被横向主梁分担，因此纵向主梁截面较小。由于梁布置的细化，使整块板整体刚度得到大幅提升，变形得到很好的控制，故其纵向主梁及横向主梁截面均小于单次梁截面。双次梁方案梁鋼筋用量同样占较大比例，梁的钢筋用量占总钢筋量的77%左右，梁的混凝土用量也相对较大，占总混凝土用量的52%左右;由数据分析可知，梁的造价占据总造价的70%左右。

4.1.4十字梁布置方案

十字梁布置方案将大板沿中间划分为4块等分的小板块。十字梁方案结构受力形式为4块长宽比为1的双向板均匀向四边传力，类似于微小的大板，4根主梁均匀分担小块楼板传来的覆土、人行、种植等荷载，满足受力要求;十字梁方案梁钢筋用量特别大，而且梁的钢筋量占总钢筋量的72%左右，梁的混凝土用量也相对较大，占总混凝土用量的54%左右;由数据分析可知，板的造价占据总造价的67.3%左右。

4.1.5井字梁布置方案

图3 井字梁结构布置方案

井字梁布置方案将整个大板块均分为16个2.5m×2.5m的小板块，如图3。井字梁方案结构受力形式为16块长宽比为1的双向板均匀向四边传力，4根主梁均匀分担每块小板传来的覆土、人行、种植等荷载，由于梁布置的密集，整体大幅提高板块刚度，故十字梁方案的梁截面相对很小，满足受力要求;井字梁方案梁钢筋用量尤其大，而且梁的钢筋量占据总钢筋量的79%左右，梁的混凝土用量也相对较大，占总混凝土用量的64.2%左右;由数据分析可知，梁的造价占据总造价的75%左右。

4.2比选结果

从经济性上考虑，双次梁布置是优先选择的方案;由提升建筑净空幅度最大的方面考虑，大板方案是优先选择方案。由实际工程综合考虑，十字梁方案经济性上优于比大板方案，在提升建筑净空能力上优于双次梁方案，可考虑十字梁方案作为最优选择。

结束语：

综上所述，地下室的顶板是与上层建筑连接的重要结构，在设计地下室顶板结构时，要结合地下室与上层建筑协同设计的原则，对设备的管线高度进行综合分析研究，确保顶板厚度符合设计要求。同时，计算地下室顶板承载力时要结合建筑功能综合分析，同时还要考虑施工中可能存在的环境影响因素，实现建筑功能上的合理性、最优性，以及确保受力上的合理性、可靠性、最优性，最终实现建设方的投资收益及价值。

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作者简介：

曾亮（1991-），男，湖南长沙人，本科，工程师，研究方向：建筑结构。