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        鋼筋含量控制措施與含鋼量限額
        時間:2017-12-06 來源:大坤建設 閱讀:
        鋼筋是三大材中總價值最大的一項成本,因此控制含鋼量成了成本控制的重中之重,今天就向你分享恒大.萬達兩巨頭的鋼筋含量控制標準:
        第一部分:標桿企業鋼筋含量控制措施
        1、建筑方案的早期協作
        從方案設計開始結構設計工程師應盡早參與到方案設計中,要在平面布置、立面造型、柱網尺寸等方面提出結構設計工程師的建議和要求,以求在后期的施工圖設計中為降低結構用鋼量掌握主動權。方案設計應該控制以下要點:
        (建筑物的體量,包括平面尺寸,柱網尺寸,層高,總高度等因素,決定了結構的形式,因而也就決定了結構的造價范圍。)
        1.1 建筑平面布置上力求方正,盡量避免出現平面不規則, 控制平面長寬比,房間(板塊)分隔不要相差太大。
        (盡量避免出現平面不規則,這就可以少布置或不需要布置抗扭構件來降低鋼筋的使用量; 控制平面長寬比:平面長寬比較大的建筑物,由于兩主軸方向的整體剛度相差甚遠,在水平力作用下,兩向構件受力的不均勻性造成配筋不均,增加鋼筋用量。房間(板塊)分隔不要相差太大,相鄰板塊相差越大會導致計算負筋增大。)
        1.2 建筑物的體型規整,結構的側向剛度和水平承載力沿高度宜均勻變化,層高相差不要太大。
        (避免因為層間剛度比不滿足規范要求而增加抗側力構件,從而提高鋼筋用量)
        注:以上2.1、2.2條可參照按《抗規》《高混規》相關條款。
        1.3立面上盡量少作一些通過鋼筋累積起來的復雜構架、外凸較大的線條大樣等。
        (對抗震及提高承載力沒有任何幫助而只會提高鋼筋用量的構件建議建筑通過配色或者簡約的線條來實現建筑物的美觀?;蛘咄ㄟ^設計一些二次裝修的玻璃幕墻、玻璃頂棚、鋼結構網架來完善建筑的功能和保持造型的新穎)
        1.4 采暖、通風、給排水、電力及建筑物的豎向運輸設備等服務設施對結構設計在某些情況下也會有重大影響。
        2 結構布置
        2.1 合理選擇結構體系,高烈度區可采用“隔震”“耗能減震”技術。
        (應根據建筑平面布置、豎向布置和使用功能要求合理選擇結構體系,如美國紐約102層的帝國大廈采用的是框架-剪力墻體系,用鋼量為206 kg/m2;而芝加哥110層的西爾斯大廈,采用束筒體系,用鋼量僅161 kg/m2,比帝國大廈降低了20%。)
        2.2 結構布置
        影響建筑物結構用鋼量的因素,首先是建筑物的體型(平面長度尺寸及長寬比、豎向高寬比、立面形狀等),其次是柱網尺寸、層高以及主要抗側力構件所在位置等。
        2.2.1控制平面長度尺寸,合理設縫。
        (即結構單元是否超長當建筑物較長,而結構又不設永久縫時就成為超長建筑。超長建筑由于必須考慮混凝土的收縮應力和溫度應力,它相對于非超長建筑(主要對待的僅是荷載產生的應力),其單位面積用鋼量顯然要多些)
        2.2.2控制平面長寬比。
        (平面長寬比較大的建筑物,不論其是否超長,由于兩主軸方向的動力特性(也即整體剛度)相差甚遠,在水平力(風力或地震)作用下,兩向構件受力的不均勻性造成配筋不均。使得其單位面積用鋼量相對于平面長寬比接近1.0的建筑物要多,這是不言而喻的。)
        2.2.3 控制豎向高寬比。
        (這主要針對高層建筑而言,為了保證結構的整體穩定并控制結構的側向位移,勢必要設置較剛強的抗側力構件來提高結構的側向剛度,這類構件的增多自然使得用鋼量增多。)
        2.2.4豎向體型應規則和均勻。
        (即外挑或內收程度以及豎向剛度有否突變等。如側向剛度從下到上逐漸均勻變化,則其用鋼量就較少,否則將增多。較典型的、有豎向剛度突變的就是設置轉換層的高層建筑。)
        2.2.5平面形狀應規則。
        (若平面形狀較規則,凸凹少則用鋼量就少,反之則較多,平面形狀是否規則不僅決定了用鋼量的多少,而且還可以衡量結構抗震性能的優劣,從這點分析得知用鋼量節約的結構其抗震性能未必就低。)
        2.2.6柱網尺寸應均勻。
        (包括柱網絕對尺寸及其疏密程度。它直接影響到梁板樓蓋的結構布置。一般而言,柱網大的樓蓋用鋼量較多,反之雖則較少但同時因柱數增多而使柱構件用鋼量增加,其中柱端及梁柱節點區內加密箍筋的增加量幾乎占全部增加量的50%。柱網尺寸較均勻一致,不僅使結構(包括柱和梁)受力合理,而且其用鋼量要比柱網疏密不一的要節省。)
        2.2.7控制層高。
        (對于高層建筑而言。層高與用鋼量之間很難確定某種關系,換言之不能肯定層高對用鋼量的影響究竟有多大。就柱的箍筋而言總高度相同的建筑物,層高較小即層數較多,其配筋量反而較多,但按單位面積攤銷后其用鋼量可能反而更少。至于跨層柱,由于其受力的復雜性以及截面較大,用鋼量一般比正常層高的柱要多。在滿足建筑功能的前提下,適當降低層高,會使工程造價降低。有資料表明:層高每下降10厘米,工程造價降低1%左右,墻體材料可節約10%左右。)
        2.2.8抗側力構件位置。
        (剛度中心與質量中心相重合或靠近,或者抗側力構件所在位置能產生較大的抗扭剛度,結構的抗扭效應小,因而結構整體用鋼量就少,反之則多。)
        2.3 采用新型樓蓋體系
        (樓蓋體系是建筑結構的基本組成部分之一,其重量占整個房屋重量的22%左右。樓蓋結構多次重復使用,其累計質量占建筑總質量的很大比例。降低樓蓋質量,可大幅度減輕建筑總質量,從而減輕地震作用;同時,還可降低墻、柱及基礎的造價。降低樓蓋體系自身高度,不僅可減少層高,節約建筑空間,還可降低圍護結構、管線材料及施工機具的費用。目前,國內外常見的鋼筋混凝土樓蓋體系有如下幾種:①現澆梁板式樓蓋;②井字樓蓋;③無梁樓蓋;④預應力框架扁梁密肋樓蓋;⑤無粘結預應力無梁樓蓋。鋼筋用量最少的是無粘結預應力無梁樓蓋、其次是預應力框架扁梁密肋樓蓋,鋼筋用量最多的是井字樓蓋和現澆梁板式樓蓋。近年出現了許多新研制的樓蓋系統,鋼筋用量減少10%~30%。)
        (當前流行的豪宅大面積客廳,其空間面積達40~60 m2,甚至更大,如此板塊采用普通混凝土平板,即使施加了預應力,其用鋼量都會較多,其主要原因是板的跨度和自重均較大。大跨度由使用功能決定而無法改變,要節省用鋼量,只能往“自重”上考慮,即改變樓板的結構形式。采用先進技術的現澆雙向空心樓板、加輕質填充塊的雙向密肋樓板都是可以考慮的途徑。)
        2.4梁布置時不必每幅墻下都布置梁
        (有時一些小板塊上的隔墻,即使把隔墻荷載等效為板面荷載,其計算結果也是構造配筋。當板跨小、布梁多時使用鋼量肯定會增多,而且可能使樓面荷載多次傳遞,造成受力不合理。)
        2.5 計算參數
        1 結構抗震等級和柱的單雙偏壓計算模式等設計參數對含鋼率有較大影響,應認真結合規范和具體工程情況進行選擇。
        2 計算振型數應合理
        (用來判斷參與計算振型數是否夠的重要概念是有效質量系數,《高層建筑混凝土結構技術規程》第5.1.13條規定B級高度高層建筑結構有效質量系數應不小于0.9,《建筑抗震設計規范》第5.2.2條條文說明中建議有效質量系數應不小于0.9。一般來講當有效質量系數大于0.9時,基底剪力誤差小于5%,所以滿足規范要求即可沒有必要過多增加振型數,使計算用時增加和計算書增厚。)
        3 周期折減系數
        (周期折減系數的取值直接影響到豎向構件的配筋,如果盲目折減,勢必造成結構剛度過大,吸收的地震力也增大,最后柱配筋隨之增大。)
        4 偶然偏心
        (《高規》規定,高層建筑在計算位移比時應考慮偶然偏心的影響、計算單項地震作用時應考慮偶然偏心的影響。根據規范要求高層結構在計算時均應考慮偶然偏心的影響,考慮偶然偏心后結構墻及梁用鋼量將增加3%左右。)
        5雙向地震扭轉效應
        (《高規》規定質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構,應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響。在實際工程中要求在剛性樓板假定及偶然偏心荷載作用下位移比不小于1.2時應考慮雙向地震作用??紤]雙向地震作用后結構配筋一般增加5%~8%,單構件最大可能增加1倍左右,可見雙向地震作用對結構用鋼量影響較大??刂聘邔咏Y構位移比不超標是是否考慮雙向地震作用的關鍵,也是控制鋼筋用量的關鍵環節。)
        6 斜交抗側力構件方向的附加地震作用
        (《抗震規范》第5.1.1.2條規定,有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15o時應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用??紤]多方向地震對構件配筋有明顯的影響,配筋平均增加5%左右。)
        3 荷載取值
        3.1活載應根據建筑功能嚴格按《建筑結構荷載規范》GB50009和《全國民用建筑工程設計技術措施》取值,不要擅自放大,對于一些特殊功能的建筑(規范未做規定的),應會同甲方共同測算活荷載的取值或按《建筑結構荷載規范》條文說明4.1.1條酌情取值。對于《建筑結構荷載規范》第4.1.2條可折減的項目,應嚴格按所列系數折減,尤其是消防車活載。對工業建筑,原則上應按工藝設計中設備的位置確定活載取值,活載不折減。如果按GB50009—2001附錄C取值,活載也不折減,但應分別對板、次梁及墻柱基礎取不同值進行分步計算,取相應的計算結果對各構件配筋。動力荷載應成乘以相應的動力放大系數。
        3.2恒載可以由構件和裝修的尺寸和材料的重量直接計算,材料的自重可采用《建筑結構荷載規范》。恒荷載計算應當準確。在計算填充墻線荷載應扣除上一層梁高及門窗洞口部分重量。
        (建筑結構的恒載在計算時要充分考慮使用功能。目前房地產開發前景廣闊,但是開發樓盤的使用功能往往是一個未知數,既就是商品住宅也要考慮裝修面層的做法,水泥地面、水磨石、地板磚(濕鋪:水泥沙漿粘貼;干鋪:細石混凝土加水泥漿粘貼)、木地板、大理石、花崗巖等等應有盡有,怎樣選定合理的荷載取值要充分的了解市場需要,不能盲目選用大值,這樣才能使設計安全可靠經濟適用。)
        3.3建筑結構的水平荷載主要是風荷載和地震作用(工業建筑中還有吊車荷載、動力荷載等),計算依據是《建筑結構荷載規范》和《建筑結構抗震設計規范》。
        3.4 在建筑結構計算時要合理的考慮使用荷載組合,使得使用荷載合理有效,結構在設計合理使用年限內處于安全狀態。
        3.5 墻體材料:應采用輕質材料,以減輕建筑自重。
        (房屋越高,建筑自重越大,引起的水平地震作用越大,對豎向構件的地基造成的壓力也越大,從而帶來一連串的不利影響。因此,目前在高層建筑中,已大量推廣應用輕型隔墻、輕質外墻板,以及采用陶粒、火山渣等為骨料的輕質混凝土,以減輕建筑自重。這些都能減少結構的用鋼量。隔墻費用占房屋造價的12%左右。同濟大學建筑設計研究院針對一座上海地區正在建造的28層剪力墻結構的高層住宅建筑作了采用石膏板內隔墻系統與傳統磚石混凝土墻體系統的造價和經濟性比較。研究表明,在高層住宅建筑中采用輕質石膏板內隔墻體系,主要的土建結構造價(包括樓板、外墻、內墻、梁、基礎結構體系等)比傳統磚石混凝土體系的土建結構造價降低10%,建筑工程的總造價降低4.27%。)
        4、構件設計
        4.1 板
        4.1.1 板鋼筋應采用高強度鋼筋(冷軋帶肋,三級鋼),合理選擇樓板的混凝土強度等級。
        (彎構件最小配筋率不應小于0.2和45ft/fy中的較大值,表明提高鋼筋的強度可減小配筋率。 板用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋用鋼量節約率可達20%?;炷翉姸鹊燃壍蛣t構造配筋就小,反之則大)
        4.1.2 宜采用塑性理論計算板的配筋,然后根據建筑不同使用功能進行一些適當的調整。
        (按《混凝土結構設計規范》5.3.1與5.3.2條規定,板塊可以使用塑性理論來計算,同時應滿足正常使用極限狀態的要求或采取有效措施。用PKPM軟件對板配筋結果對比顯示,雙向板用塑性理論計算得到的配筋結果比用彈性理論計算得到的配筋結果少30%左右。對于使用塑性理論計算降低配筋后會對板塊的裂縫產生不利影響的問題,中國建筑科學研究院主編的《混凝土結構設計規范算例》一書第191頁的一段話:“在民用建筑中,樓層的現澆樓板,大多數為雙向板。其計算方法,主要有彈性方法及塑性方法兩種。北京市建筑設計研究院習慣采用塑性方法計算,至今已有50年歷史,尚未發現有因按塑性方法設計而發生安全問題。至于近來常發現的樓板裂縫問題,原因眾多,建筑材料、施工方法等等,皆可能導致樓板開裂。我們認為,計算方法不是樓板裂縫的原因?!?
        4.1.3 合理控制現澆板的跨度,應使板的配筋由內力控制而非按構造配筋。
        (樓板的配筋與板跨、梁的平面布置形式和荷載等因素密切相關,針對具體的需要,設計合理的梁平面布置,使得樓板厚度和配筋處于一個合理的范圍是設計應做的。一般住宅類剪力墻結構,板跨的劃分多由房間布置決定,結構可調整的余地不大。)
        (現澆混凝土板的厚度通常在100mm以上,在此條件下宜將板跨增大,使其配筋由內力控制而非構造配筋。對于公共建筑的樓層,如結構單元兩向主軸尺寸相近,則以兩向井字次梁布置;如兩向主軸尺寸相差甚大,則區分主、次框架。以典型的樓蓋布置,其中板跨控制在約3米左右,板厚取100mm。對于住宅建筑,在3~4.5米正常開間情況下,樓板厚度為100~120mm應盡量增大板跨。)
        4.1.4 現澆板宜做成雙向板。
        (雙向板相對單向板要經濟。按PKPM計算模型板邊跨采用簡支計算, 配筋結構為0,即構造配筋,按《混凝土結構設計規范》10.1.7條可以布置Ф8@200的構造鋼筋,而不是采用最小配筋率得到的配筋。PKPM成圖也是如此,單向板非受力邊亦需要配置Ф8@200的構造鋼筋,造成浪費,這樣也可以節約一點板的鋼筋用量。)
        4.1.5對于大跨度雙向板,由于板底不同位置的內力存在差異,設計中不宜以最大內力處的配筋貫通整跨和整寬,為了節省鋼筋,應該分板帶配筋。
        4.1.6 當板底鋼筋較密時,不需將每根鋼筋都伸入支座,其中約半數鋼筋可在支座前切斷。
        4.1.7 當板面需要采用貫通面筋時,貫通筋的配筋通常不需要超過規定的最小配筋率,支座不足時再配以短筋。
        4.2 梁
        4.2.1 梁應采用高強度鋼筋(三級鋼),合理選取混凝土強度。
        (梁配筋大多由內力控制,但仍有小部分由最小配筋(箍)率控制。從梁主筋最小配筋率ft/fy及梁箍筋配箍率ft/fyv中可以看出,要使梁的用鋼量不太高,一是混凝土強度等級不宜過高,二是采用高強度鋼筋,前者不僅可降低最小配筋(箍)率,更重要的是有利于作為受彎構件的梁的抗裂性能。梁用三級鋼代替二級鋼用鋼量節約率約14%左右。)
        4.2.2 梁計算參數的取值上彎矩放大系數及配筋放大系數取1.0。在后期施工圖設計時再針對薄弱的部分比如懸挑梁等進行適當的放大,提高其安全儲備。
        (梁彎矩放大系數是程序開發早期為沒有做活載最不利布置而設定的,目前國內常用的結構計算軟件如pkpm、廣廈等均有活載不利布置的功能,故該系數不再需要放大。且樓面本身荷載和梁荷均已經乘以大于1的分項系數,梁計算中即使不放大也已經存在足夠的安全儲備,沒有必要再對彎矩放大系數及配筋放大系數進行放大)
        4.2.3 梁的歸并系數要取小。嚴格按照計算配筋,配筋誤差超筋值宜控制在5%以內。
        (否則通過歸并后雖然減少了結構的工作量,但梁配筋就會增加。)
        4.2.4 依據《高層建筑混凝土結構技術規程》5.3.4條計算時考慮梁柱節點剛域作用,可以降低梁的配筋1~2%。
        4.2.5 依據《建筑抗震設計規范》6.3.3.3條規定,盡量避免梁端縱向受拉鋼筋配筋率>2%,從而造成箍筋用量增加。
        4.2.6 合理設計梁截面。盡量避免梁寬≥350,否則箍筋按構造須采用4肢箍,造成箍筋用量增加。增加梁高可以降低梁面及梁底的配筋量,但箍筋量也有所增加。
        4.2.7 對截面寬度較小的梁,當配筋量較大時往往需要放2~3排鋼筋,無疑將減小梁的有效高度,因此當不影響使用或建筑空間觀感時,梁寬宜略為放大,盡量布置成單排主筋,尤其是梁截面高度不太大時,以達到節省鋼筋的目的。
        4.2.8除非由內力控制計算梁的截面要求比較高,否則不要輕易取大于600mm梁高,這樣避免配置一些腰筋。對于粱寬不大于250mm的梁,如果腰筋間距取200,腰筋直徑宜取10。(按規范計算,先確定間距,再確定面積)
        4.2.9 梁配筋除了框架梁、連梁外,其余均不設通長負筋(短梁除外)。井式梁次梁也不設通長負筋,宜設置為架立筋+支座負筋的形式。直徑大于14的架立筋要求與支座負筋按照受拉搭接??蚣芰旱耐ㄩL筋盡可能只有2根,盡可能采用小直徑通長筋。
        根據《混凝土結構設計規范》的第10.2.15條,可在非框架梁內采用直徑為8~12mm的架立鋼筋;根據第11.3.7條,可在框架梁上部采用直徑為12~14mm的通長鋼筋,通長鋼筋與梁支座上部負筋的連接做法按平法及規范要求施工。)
        4.2.10梁合理的配筋率應是在1.0%至1.5%,應該盡量減少接近最大配筋率的梁。
        4.2.11 懸挑長度較大的懸臂梁, 當面筋較多時,除角筋需伸至梁端外,其余尤其是下排鋼筋均可在跨中切斷。
        (懸臂梁不論其承受的是均布荷載還是梁端集中荷載,其彎矩內力都是急劇下降的,因此當面筋較多時,除角筋需伸至梁端外,其余尤其是下排鋼筋均可在跨中切斷,既節省鋼筋又方便施工,是一種確實可行的方法。)
        4.3 柱
        4.3.1、柱宜采用高強混凝土,鋼筋宜采用二級鋼或三級鋼。
        4.3.2、柱截面尺寸太小應合理,軸壓比不宜太接近限值,應使大部分柱配筋由構造配筋而非內力配筋控制。
        (這不僅可減少配筋,而且還能較易實現強柱弱梁的要求。此時柱主筋就可以按規定的最小配筋率或比其略高的配筋率選擇主筋規格,縱筋配置也應有適當余量,角筋可選擇較大直徑,其他縱筋根據計算要求設計即可。在構造配筋的情況下柱截面不宜太大,否則會增加構造上的用鋼量)
        4.3.3. 對于高層建筑的柱箍筋主張采用HRB335甚至HRB400 ,盡量避免采用HPB235。
        (至于柱箍筋的體積配筋率,由公式ρv≥λv·fc/fyv中可以看出,采用高強度鋼筋比低強度鋼筋更可節省用鋼量。)
        4.3.4.盡量使梁對柱中布置,減少柱子的偏心。
        (也就減少了柱子的縱筋量)
        4.4 剪力墻
        4.4.1柱宜采用高強混凝土,邊緣鋼筋宜采用二級鋼或三級鋼,分布鋼筋宜采用一級、二級鋼。
        (需要指出的是,抗震墻約束邊緣構件中的箍筋配筋量也與鋼筋的抗拉強度有關,因此為使其配箍直徑不過大、箍筋肢距不過密,使其配箍量不太高,宜采用HRB335或HRB400鋼筋??拐饓χ械膲Χ呜Q向分布筋通常都不是由內力控制,其作用主要是固定水平分布筋,防止墻面出現水平收縮裂縫,故其間距通常取200 mm,最小直徑8 mm,僅需滿足最小配筋率,不必隨意提高其配筋量)
        4.4.2應合理布置剪力墻、截面取值應合理,使其配筋由構造配筋而不是內力控制配筋,這樣其節點區主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都按規范規定的最小配筋率配置。
        4.4.3結構設計中應嚴格區分抗震墻的加強部位和非加強部位。
        4.4.4剪力墻的豎向分布鋼筋一般情況下均為構造鋼筋,在設計時只需滿足規范要求的最小配筋率即可,不必隨意放大配筋。
        (豎向分布鋼筋主要作用為固定水平分布鋼筋,防止墻體出現水平裂縫,通常間距取200mm,最小直徑取8mm)
        5.4.5高規對短肢剪力墻結構須提高其抗震等級和全截面縱筋的配筋率在底部加強區和其他部分分別不宜小于1.2%,1.0%規定的前提條件,是基于短肢剪力墻較多的結構,不是則可不執行該條文。
        5.5 基礎
        5.5.1基礎方案應“因地制宜”,必須根據工程場地的地質條件,施工條件以及經濟性的高低來決定。一般情況下,如果天然地基的承載力能夠滿足上部荷載要求,優先選用天然地基上的基礎。
        (相同類型的建筑物所處的場地情況和基礎型式不同,其用鋼量也有相當大的差別。當場地地質條件較好時,其基礎用鋼量就很少,相反則較多,這“多”與“少”的差別有時為十幾或幾十個百分點,有時則可能是數倍。建筑物能采用天然地基基礎而不必采用樁基礎,從技術角度衡量是先進的,但從材料耗用量特別是用鋼量方面,有時采用樁基礎反而更經濟,對這一點許多有經驗的結構工程師都有切身體會。因此,在比較建筑物單位面積用鋼量時,必須將地下結構與地上結構分別計算,否則將得不出實質性的結論。)
        4.5.2 灌注樁配筋:樁基規范規定:樁徑為0.3~2m時,正截面配筋可取0.65%~0.2%。以考慮施工的便利??砂慈缦氯斯ね诳讟杜浣畋磉x用。
        4.5.3  基樁的配筋長度,應遵循一般規定和遇到特殊地質條件的特殊要求(如:縱筋須穿越可液化和軟弱土層等)。鋼筋長度卻由抗拔控制,在滿足抗拔計算要求后,若理論計算滿足抗拔的樁長距樁底尚有一定深度,縱筋可不必要求一通到底。
        4.5.4 樁基規范明確規定:除了兩樁承臺和條形承臺梁的縱筋須按照混凝土規范[2]中表9.5.1執行最小配筋率的規定外,其它情況均可按照0.15%控制。對聯合承臺或樁筏基礎的筏板應按照整體受力分析的結果,采用“通長筋+附加筋”的方式予以設計。對承臺側面的分布鋼筋,采用12@300的構造鋼筋。
        (為滿足承臺受剪受沖切,設計中應從加大承臺厚度或提高承臺混凝土強度等級著手,而不宜采用增加配筋來滿足其抗剪或抗沖切要求,否則將使用鋼量大增。由承臺混凝土來滿足抗剪抗沖切后,承臺的配筋就可采用低配筋率而不應也沒必要提高配筋率)
        4.5.5 地下室底板常規的做法為“獨立基礎(或樁基承臺)+防水板”或筏板(樁筏)。也可采用“無梁樓蓋+柱帽”的方案。底板的最小配筋率按0.15%控制。

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