小柱网到底好不好？

本文来源： 保利江苏

小柱网结构变化

1.柱网加密、柱截面减小

·常规柱网柱截面：500mm×500mm

·小柱网柱截面：400mm×400mm

2.层高降低、埋深减小

·常规柱网层高：3600mm

·小柱网层高：3400mm

·采用小柱网后地库埋深可减小200mm，有效减少土方、边坡·支护工程量。

3.底板减薄

·常规柱网底板：500mm

·小柱网底板：350mm

·底板减薄使含砼量及含钢量明显下降

成本控制的2个关键点之一

地库总建筑面积控制

寻找停车高效区

确定合理场地标高

控制地库出入口的数量并优化布置

合理组织库内动线，车位应尽量高效布置

尽量降低地库外轮廓体型系数

如何合理利用塔楼下地库空间

控制设备用房的大小和位置

成本控制的2个关键点之二

地库单方建安成本控制

小柱网梁板式柱网与层高的关系

设备层高度为600mm，顶板结构层梁高约为600mm，最小层高约3400mm。

小柱网地库经济性比较

1.对比项目

常规柱网：罗兰香谷

小柱网：中央公园东苑

2.主要建筑指标对比

结论：小柱网地库可显著降低地库的单方造价！

相同车位宽度下大小柱网总面宽差异

结论：在车位宽度相同的条件下，每增加6个车位，小柱网截面总宽度相应增加150mm，进深按16200/2=8100mm计算，小柱网比大柱网地库约增加0.2m2/辆，增加比不到1%，增加量不大。

根据实际体验，停车是否方便取决于行车通道的宽度；

对于停车位来说，关键是车位净宽；

三车位柱网视觉感受比较舒适，但从寻找倒车参照点和车位互相干扰来说，两车位柱网更便于停车

从观感上来讲，小柱网视觉通透性略差，空间不够开敞；

地下车库作为业主停车的一个过渡空间，不会刻意停留，对不同柱网尺寸造成的地库环境差异并不敏感，更在意的是停车是否方便；

地库节约的成本可以用于室内、景观等可以带来项目溢价的部分，更有利于项目整体实现高品质战略；

小柱网细部尺寸

南京中央公园项目地库

中央公园项目根据项目定位第一个采用小柱网设计的项目。

采用小柱网主要担心的是空间不好，参观其他地产商建成项目的效果，感觉还可以。采用小柱网层高可以控制在3.4米，含钢量由原来125kg/平米降为95kg/平米，降低了24%。

如果定位刚需的项目，建议推广这种做法，可以较大幅度控制地库成本。

南京G47青奥公园项目地库

青奥项目位于南京长江北岸，属江岸滩涂较差地质条件。规划指标中的地下2201辆车位如全考虑为自走车位将出现局部二层地下室。工程支护的成本及工程难度较大，且做两层地下室深基坑的支护时间、出土时间及后期支撑梁破除等耗费的时间较长。故项目采用含部分机械停车的一层地下室。

青奥项目延续小柱网设计的做法。

地下总建筑面积：65300㎡

其中地下汽车库面积：55207㎡

其中:自走式：1584辆

机械车位：617辆

1.指标方面控制：

①在既定指标的情况下，尽可能少的设置地下空间：提高停车率是关键，提高停车率的关键是塔楼地库的利用（塔楼下空间由于结构柱不规则，用来停车本身停车率就不高） ；

②人防配建面积指标尽量少：与防办多沟通，不同区域有不同要求，可以争取到好的指标尽量去争取；

③用足地面停车指标：高端项目除外

2.设计过程控制：

①竖向控制：小区场地比市政路抬高做法，只要规划局允许，在不算容积率情况下，甚至可以直接在地面以上做地库；

②采用最经济的平面车位布局形式、结构体系及设备：不是豪宅建议都采用小柱网；大地库利用覆土厚度来调节，尽量不打桩；采光井做法，减少新风井和机房及设备；

此段来源：华聪股份

镇海新城ZH06-05-42地块是华聪设计（宁波市房屋建筑设计研究院有限公司）与宁波万科房地产开发有限公司合作的第三个优居住宅。2015年11月完成施工图设计，总建筑面积为11.3万方，一层地下汽车库建筑面积1.5万方。柱网尺寸与楼盖结构形式采用小柱网无梁楼盖。

1 柱网尺寸与楼盖结构形式

考虑到停车效率，常用柱网尺寸有以下三种选择：（1）8.1mX8.1m，（2）7.8mX5.3m（6.4m），（3）5.3mX5.3m（6.4m），其中6.4m为车道。

地下车库常用楼盖结构形式主要有（1）主梁大板（2）主次梁楼板（3）无梁楼盖，图1.1、1.2为两种楼盖结构形式的结构平面布置图。

图1.1 主次梁楼板车库顶板结构布置图

图1.2 无梁楼盖车库顶板结构布置图

通过建模，输入荷载，计算，绘制施工图，确定用钢量与砼折合厚度，得出不同柱网、楼盖形式经济指标。

２ 分析结果

（1）柱网尺寸对结构造价的影响很大，5.3mX5.3m（6.4m）结构造价最低，7.8mX5.3m（6.4m）其次，8.1mX8.1m的结构造价最高。采用5.3mX5.3m（6.4m）柱网可比8.1mX8.1m柱网每平米造价节约350~400元；故柱网尺寸采用小柱网5.3mX5.3m（6.4m）能降低工程造价。

（2）楼盖形式对结构造价影响远比柱网尺寸影响小，无梁楼盖比主次梁楼板每平米造价节约100~150元，无梁楼盖在以上几种楼盖形式中造价最低。

３ 结构施工图设计

万科城五期柱网为5.3X5.3，顶板厚250mm，柱帽大小为2000x2000，高度500mm。防水底板厚取350mm，柱墩为1600x1600，厚700mm。地下室土方、围护、建筑、结构、机电综合造价2777万元。经济效果良好。

４ 结语

方案一：无梁楼盖，有效减少顶板高度约500至600mm，有效减少埋深，顶棚美观，施工快捷，净空利用率高，有利于通风，便于敷设风管、喷淋水管及电气管线，施工模板简单，方便快捷，同时降低了维护结构的高度和造价，综合技术经济指标较好。

方案二：普通框架梁+大板的楼盖体系，施工简捷，梁较高板厚较厚，钢筋直径偏大。

方案三：主次梁的楼盖体系，传力路线清晰，侧向刚度大，现场的模板和钢筋加工工作量较大，施工速度一般。

此段来源：开来预应力科技

有些结构工程师习惯认为，预应力技术仅适合在大跨度结构中使用。经过十多年的理论分析探索和工程实践，江苏开来预应力工程有限公司已经成功地将预应力技术推广应用到中小柱网的结构中，不少实例证明，在中小跨度结构中应用预应力技术，不仅是安全可靠的，可以取得较好的结构使用性能（裂缝和挠度），另外还可以获得良好的使用效果（不直接增加成本，间接降低造价）。

一、内力分布改变的方式

  一般试图改变图1所示结构的内力分布，无非以下几种方式：

图1、简支梁

（1）施加不动点支座，如图2所示：

图2、双跨梁

（2）在跨中施加集中力，如图3所示：

图3、跨中施加反向力

（3）施加弹性支座，如图4所示

图4、弹簧支座

依据材料力学，依次求解各种情况下的内力。

假设梁上承受了均布荷载q

（1）简支梁：

Mmax=1/8q（2L）2=0.5qL2

（2）双跨梁：

M支座=1/8qL2  

M中=9/128qL2

      较（1）弯矩减少了75%

 (3)  跨中施加反向力：

Mmax=0.5qL2-0.5PL

若要达到跨中弯矩为0，则P=ql

若要达到不动点支座的效果，则P=1.25ql

 (4) 弹簧支座 P=1.25qL/(1+6EI/k)

       当K为无穷大时，P=1.25qL

二、应用在板中的情形：

1、不动点支座：

      严格意义上的不动点支座只有柱，即点支承

      在传统计算方法（PKPM）中，将梁看作板的不动点支座，即板的四边线支承为不动点。实际上这个简化在很多受力状态下，是不太符合板的实际受力情形的，尤其是忽略了梁的竖向变形不一致引起的板应力，会在板设计中导致不安全的结果。根据我公司的研究成果与现场监测数据，目前工程中现浇板容易产生裂缝与这个假设存在一定的关系。

2、跨中施加集中力：

这是在板跨中施加集束预应力筋的效果，也就是所谓的预应力暗梁。根据江苏开来预应力工程有限公司的分析，在板跨中利用集中布置的预应力筋来达到反向弯矩的效果比较困难，而且很不经济。

3、弹簧支座：

在板跨中位置添加次扁梁，该次扁梁的刚度不及常规梁刚度那么大，因此不可以作为不动点支承，而应该视作弹性支座来处理。如图4、图5所示。

图5、次扁梁结构（平面）

图5、次扁梁结构（三维）

三、预应力次扁梁效应的分析

图7、次扁梁的弯矩

 1、尺寸效应：

主扁梁与次扁梁将板的跨度降低，减少了板中的弯矩，板弯矩最大值集中到了扁梁中，有利于节省板中的钢筋。

2、整体弯矩与局部弯矩：

次扁梁相当于板的一个弹性支座，降低了板的整体弯矩。但是因为次扁梁刚度有限，对板的支承作用较弱（相对于常规梁），局部弯矩值还不能达到支座弯矩的效果。

3、预应力筋的施加：

次扁梁由于刚度低，对板中整体弯矩的降低效果有限，因此可以在次扁梁中施加集中预应力束，根据预应力等效荷载原理，实际上是在板跨中施加了一个线性反向力的作用，也就是有粘结预应力次扁梁技术可以将板中的弹性支座与反向力的施加完美结合起来，从而达到主动控制板变形与内力的目的。

图8、预应力次弯矩

四、设计实例：

这是江苏开来预应力工程有限公司在2015年设计施工的南京某六层办公楼方案图，柱网尺寸为8.4m×9m，设计扁梁尺寸为800*350mm。该方案在钢材价格很低（市场价1900元）的情况下，不增加结构成本（混凝土、钢筋、模板），每层较原设计（梁300*900）降低层高550mm，节省建筑总高度3.3m，据业主方测算，因为竖向构件的节省，节省间接造价达每平米42.7元，总造价节省110万元。正式投入使用后，每年节省的电费、空调费用更为可观。该工程目前使用良好。

图9、工程实例图

五、设计建议：

1、建议在办公、商业、教学楼、医院等公共建筑的小柱网框架结构中采用预应力主扁梁加预应力次扁梁方案，板中不需要施加预应力。这样设计的结构较钢筋混凝土框架结构的直接造价不增加（注：在钢材价格较高的情形下，直接造价会有较大幅度的节省），但是可以有效地降低间接造价（竖向构件减少），达到节能减排、绿色环保的经济效益。

2、结构设计时应该考虑扁梁竖向变形对板的影响。

3、结构设计时应该考虑预应力对板的强度与抗裂度的影响。