浅谈大体积独立地下车库的设计

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　　【摘要】随着上海经济和人民生活水平的不断提高，上海的私车拥有率也在不断提高，所以在现代化小区中常常利用小区内绿化及道路的地下空间设计独立地下车库，来满足用户对停车位的需求。而且一般独立的地下车库限于场地内建筑物的布置，为避开上部建筑物，结构平面布置较不规则，另外一些大体积的地下车库，其中还涉及到工期和投入的建设费用等，使地下车库设计中不少问题也逐渐变得突出起来。这里结合上海的几个实际工程对独立大体积地下车库设计中遇到的常见问题进行分析，并给出相应措施，以供工程设计参考。【关键字】：地下车库结构设计
　　一、结构形式的选择。一般独立地下车库有两种结构形式：梁板结构和板柱结构（无梁楼盖）。比较常选用的结构形式是梁板结构，此时顶板可以做的较薄，当然需满足构造和强度、裂缝、挠度的计算要求。当柱网尺寸较大，停车库净空又有一定的限制（一般大体积车库，通风和消防要求也相应较高，各种管线需在顶部设置），我们也可以考虑梁上翻。还有一种结构形式是无梁楼盖形式，即可以考虑到车库上道路部分的室外公共管道的埋设，还可以大大减小车库的埋深，因为随着埋深的增加，基坑围护和降水施工等费用增加较多，在经济方面较不合理。而底板可采用梁板式或反柱帽形式，要视实际情况来确定。在这里，需注意一点，当地下车库需埋至较深及上部覆土荷载较大时使用无梁楼盖形式不一定合理，因为此时考虑到顶板冲切，顶板可能需做的较厚，另外根据冲切线柱帽也需做的较大，这时混凝土和钢筋用量就不一定比采用梁板结构形式时用的省。所以需综合考虑各方面因素选用安全经济合理的结构形式。这里我分别简单谈谈这两种结构型式的地下车库的结构设计基本要点：1、梁板式车库。梁截面尺寸应根据承受的竖向荷载大小，梁的跨度、是否考虑防冲击波荷载的作用、混凝土强度等级等诸多因素综合考虑确定。为增加地下车库的净高，以减小埋深，可设计成宽度较大的扁梁，但应满足挠度限值；另外为满足梁的刚度和承载力的要求，满足建筑空间布局，如通讯、机电、通风等专业的管线需要，还可将框架梁设计成加腋的形式，这时一般需同设备各工种特别是通风专业进行协商，使其管道尽量在梁中部截面高度较小处通过，以充分利用空间，做到经济合理，在我设计的几个地下车库中大部分做的就是加腋梁，若车库埋深在地下水位以下，此时的顶板梁配筋应按裂缝不大于0.2 mm设计控制。2、无梁楼盖车库。无梁楼盖的柱网通常布置成正方形或矩形，以正方形最经济，地下车库周边可支撑在钢筋混凝土墙上。无梁楼盖每个方向不宜少于三跨，以保证有足够的侧向刚度。在竖向荷载作用下，无梁楼盖以纵横两个方向划分为柱上板带及跨中板带进行计算。无梁楼盖的计算一般有经验系数和等代框架梁两种计算方法，一般采用等代框架法计算顶板内力，再分配给柱上板带和跨中板带，再按照强度和变形计算配筋，在这里需要说明一下，一般按经验系数法计算出的结果较等代框架梁法要大一些，在设计时我们可根据实际情况选用计算方法。
　　二、地下车库的抗浮验算。由于大体积地下停车库内空间较大，埋深又一般都在地下水位以下，而上部的荷载又较小，上部无建筑物荷载，仅靠车库自重和上覆土重，故一般都需设计抗浮桩。抗浮验算时的地下水位的选取应考虑可能出现的最高地下水位，在地下车库的结构计算中有几个水位标高一定要搞清楚，在抗浮验算中计算者取用水位时有的是取建筑场地自然地面下0.5M，有的是取用建筑完成时室外地坪下0.5M。当建筑完成时室外地坪高于施工前自然地坪时，此时需考虑一下具体情况，当拟建场地地势较低，地下水排泄不畅，在工程设计中应考虑场地整平后上层滞水对工程使用的不利影响，而场地周边上层滞水的水位埋深主要受大气降雨及整平后的地面标高控制，这时我们在抗浮验算中地下水位标高宜取用建筑完成时室外地坪标高下0.5M。
　　三、车库顶板、外墙及底板荷载的取值。1、顶板荷载可以分为结构自重、覆土重、地面汽车（包括消防车等）荷载、雪荷载以及冲击波荷载、爆炸力荷载、撞击力等偶然荷载。一般民用地下停车库顶板荷载，其上为绿化时，荷载主要为结构自重、上覆土重和绿化活荷载；如其上为道路时，荷载主要为结构自重、道路自重和汽车活荷载。2、外墙荷载主要为土压力、水压力和地面堆积荷载，土压力应为静止土压力，根据土性的不同分别采用不同的计算方法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。土压力引起的效应为永久荷载效应，可变荷载效应控制的组合时，土压力的荷载分项系数取1.2；永久荷载效应控制的组合时，其荷载分项系数取1.35。对于地面堆积荷载，同样应乘侧压力系数。3、地下室底板的强度计算时，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)（2006年版）第3.2.5条板和覆土自重的荷载分项系数取1.0。抗浮计算时，板和覆土自重的荷载分项系数应取为0.9。
　　四、地下车库外墙的裂缝及控制方法。一般独立地下车库均埋置较深，大部分均在地下水位以下，故在进行结构截面设计时（板、梁、墙）除按截面强度计算外，还应进行变形计算，与地下水接触侧裂缝要严格控制在0.2mm以内，在PKPM程序中有按裂缝控制的梁配筋，我们可以按此结果进行设计配筋。地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。独立地下车库整体超长，可采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：1、主体部分单向较长时可设置沉降缝将结构分为较为规则的几个独立单元，车道出入口与主体结构相连处也宜设沉降缝脱开。2、选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。3、后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，后浇带技术已被广泛应用于各种工程中，在地下车库中可每30M～40M设置一道后浇带，带宽可取1000MM。4、提高钢筋混凝土的抗拉能力，水平分布筋配筋率不小于0.5%，并采用变形钢筋，间距不大于150mm。如果有条件外墙混凝土还应考虑增加抗变形钢筋，增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用。外墙受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。5、采用合理的结构布置,避免受力构件的主要收缩方向与建筑方向一致,如单向板的短向与建筑物长向平行等。6、可在施工中采取一些措施来减少混凝土内的温度和混凝土收缩应力，如控制砂石骨料含泥量、水灰比和提高混凝土浇灌密实度等。
　　五、保护层和垫层厚度。《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)对防水混凝土结构规定：结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因，因此规范修订以后对限值作了相应的提高，应引起注意。地下室顶板钢筋应加强，保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范要求在施工说明中表述。
　　六、构造要求。这里仅谈谈无梁楼盖式地下车库顶底板配筋的一些构造要求，承受竖向荷载的无梁楼盖通常以柱上板带及跨中板带进行配筋。柱上板带及跨中板带的配筋有两种形式，即分离式和弯起式。有柱帽的无梁楼盖柱帽的构造配筋还应满足构造要求。无梁楼盖纵向配筋除满足计算要求外，柱上板带的跨中区格内的板上部钢筋应与柱上板带的支座配筋的1/4拉通，柱上板带的板底部钢筋伸入支座应大于最小配筋率，且钢筋间距不大于400mm。
　　
　　
　　
　　参考文献：
　　 1 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编《复杂楼板分析与设计软件用户手册及技术条件》2 李国胜编《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》

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