浅议大底盘地下车库结构设计

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浅议大底盘地下车库结构设计 目前,一些住宅小区和商住楼的楼群中,为了有较好的生活环境,建筑物之间设有庭院绿化,充分利用地下空间设置地下车库,并与高层楼房连通,地下部分形成大底盘的地下车库。我结合自己设计的建筑面积约5万m2的地下车库,简单谈一下此类地下车库结构设计中应该注意的问题:
1地下车库的抗浮设计
 地下车库位于地下水位较高的场地时,必须考虑抗浮设计。关于抗浮设计水位的取值,应根据工程地质勘察报告确定。当存在有滞水层时应根据场地地质情况与勘察单位商定地下水位是否考虑滞水水头。验算建筑物的抗浮公式为:建筑物的永久荷载/水浮力≥1.0,当无地方标准规定时,永久荷载取标准值(不计算可变荷载),分项系数为0.9,浮力的分项系数为1.0。建筑物的抗浮能力不满足时,当主楼与地下车库均采用桩基时,地下车库的抗浮可采用抗拔桩,车库桩基础的摩擦侧阻可抵抗水浮力。当主楼与地下车库的基础均为天然地基时,地下车库的抗浮宜通过覆土、填素混凝土和钢渣混凝土等压重办法解决,不宜采用抗浮桩或抗浮锚杆,
因为地下水的水位在一年四季中变化较大,当地下水位较低时,桩或锚杆对车库的基础有支撑作用,减小了地下车库的沉降,对地下车库基础与主楼基础之间的差异沉降非常不利。
 当抗浮设计中地面填土和基础底板上的填土作为一部分平衡荷载时,应在完成地面回填土和基础底板上的回填土以后方可允许施工降水停止。

2地下车库的抗震等级
 楼房与地下车库连成整体时,地下车库实际为楼房基础大底盘。地下车库结构(无地上部分)的抗震等级可取三级,也可以不考虑抗震计算,当不考虑抗震计算时,为了保证楼房基础底盘的整体性和刚度,在地下车库内除了车道、防火分隔墙、楼梯间、通风竖井、人防的钢筋混凝土墙以外,宜设置一定数量的纵横向钢筋混凝土构造墙。
3地下车库的基础与主楼的基础之间差异沉降的解决措施
 地下车库与楼房之间可不设永久缝分开,但应解决好楼房与地下车库之间的差异沉降,通过已经建造的不少工程实践表明,地基沉降在高低层连接处是连续的,不会出现突变,高层主楼地基下沉,由于土的剪切传递,高层主楼以外上午地基随之下沉,其影响范围随土质而异。地下车库与主楼的连接处不会发生突变的差异沉降,而是在地下车库若干跨内产生连续性的差异沉降。通过采取有效措施
可使主楼与地下车库的基础沉降差值控制在允许范围之内。具体措施如下:
3.1减小高层主楼的基础沉降
 (1)适当扩大基础底面积,以减少基础底面单位面积上的压力。
 (2)地基持力层应选择压缩性较低的土层,其厚度不宜小于4m,并且无软弱下卧层。
 (3)当地基持力层为压缩性较高的土层时,高层主楼的基础采用桩基础或复合地基,地下车库采用天然地基的方法,或高层主楼与地下车库采用不同直径、长度的桩基础,以减小沉降差。
3.2控制地下车库的沉降
 (1)车库基础埋置在与高层主楼基础不同的土层,使地下车库的基底持力层土的压缩性大于高层主楼基底持力层土的压缩性。
 (2)地下车库采用天然地基,高层主楼采用桩基础或复合地基。
 (3)地下车库应尽可能减小基础底面积,不宜采用满堂筏板基础,宜采用独立柱基加抗水板的基础形式。
4采用天然地基时主楼地基承载力的修正
 地下车库紧贴楼房时,无论设与不设永久缝,采用天然地基时楼房靠车库一侧的地基承载力修正应按照规范取值,不能按无地下车库时从室外地面算起。基础埋置深度,可取基础底面以上所有竖向荷载(不计活荷载)标准值,其中包括车库顶板以上的填土及地面自重与土的重度之比,并以此深度进行深度修正。
5超长结构采取措施
 楼房与地下车库连成整体后的工程形成超长结构,这类超长结构结构设计和施工过程中必须采取有效措施减少或避免结构裂缝。
5.1沉降后浇带和伸缩后浇带的设置
 后浇带宽度为800~1000mm,主筋贯通不断,后浇带应贯穿车库底板、梁、顶板和墙体。主楼与车库相连的四周设置沉降后浇带,沉降后浇带一般在主楼主体施工完成后用强度等级高一级的无收缩混凝土浇筑。当高层主楼在开工时就进行沉降观测,主体结构在施工至一定高度时,如果沉降趋于稳定,也可提前浇灌沉降后浇带。伸缩后浇带在地下室施工完两个月后用强度等级高一级的无收缩混凝土浇筑。沉降和伸缩后浇带浇筑前,应将后浇带内杂物清理干净,并将接缝处混凝土凿毛,清洗干净,保持湿润并刷水泥净浆一遍,后浇带混凝土浇筑后要加强养护。
5.2车库外墙、底板、顶板、梁采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土
 应满足《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003)和《补偿收缩混凝土应用技术导则》(RISN-TG002-2006)的相关要求。膨胀剂的膨胀率控制在210-4～3×10-4,使用前应做好试配试验,确定适宜的掺量确保达到补偿收缩混凝土的性能,并应在生产厂家技术指导下施工。
5.3加大地下室外墙水平钢筋、顶板和底板的配筋率,适当加密钢筋的间距
5.4采用低水化热和低收缩的水泥
 混凝土的出盘温度,夏季25~30℃,冬季8~12℃。
5.5混凝土的坍落度控制在12~14cm
5.6混凝土的施工及养护应严格按照《补偿收缩混凝土应用技术导则》(RISN-TG002-2006)中第8节的浇筑与养护的规定执行
6结构布置及做法
 地下室的外墙外侧做防水,建筑做法中,一般在防水层的外侧贴苯板,用来保护防水层在回填土时不被破坏,由于苯板表面较光滑,造成土与混凝土墙不直接接触,对地下室的侧向约束非常不利,为了保证有效的侧向约束,苯板改为砖墙,用砖墙保护防水层,即可解决上述问题。
 地下车库的顶板结构形式,采用无梁式或梁板式。为了减少土方和减小水浮力,车库的层高尽量做到最小,建筑要求的净高为2.2m,应结合梁高、通风管线、喷淋管线和电缆桥架来确定车库的层高。
 当采用梁板式结构形式时,地下车库的柱距一般为8.1m,次梁宜做成井字梁,每个柱距三等分,这样当车库顶板覆土较厚或有人防荷载时,顶板的配筋较小,另外,此方式布置次梁对设备专业布置喷淋较方便。
 地下车库顶板的地面一般用做建筑的花园绿化或道路,按照消防要求,这些道路要能承受消防车荷载,《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)只规定了双向板楼盖(板跨不小于6m×6m)和无梁楼盖(柱网尺寸不小于6m×6m)的消防车活荷载为20kN/m2,当不符合上述要求时,应将车轮的局部荷载按照结构效应的等效原则,换算为等效均布荷载。实际工程中,地下室的顶板作为室外地面,一般均有一定厚度的覆土层,对消防车的轮压有扩散作用,在结构设计时,应该对消防车的活荷载根据覆土层厚度的大小进行适当的折减。通过计算,覆土层越厚,对消防车活荷载的折减作用越显著,当覆土层为1m厚时,考虑一台消防车时,消防车的活荷载可折减到14kN/m2左右,考虑两台消防车时,消防车的活荷载可折减到16kN/m2左右。当覆土层较薄时,土层的折减作用不明显,一般算出扩散后的荷载大于20kN/m2,建议仍采用《建筑荷载规范》中的20kN/m2。地下车库顶井字梁的间距通常为2~3m,消防车活荷载扩散后一般都可满布,或接近满布板跨,因此在结构设计时可将扩散后的消防车活荷载作为楼面均布活荷载进行计算。
 在结构设计前期,应要求甲方提供车库顶板上的景观荷载、施工材料堆载的位置及大小、变配电室和换热站的位置及设备重量、人防的级别。施工材料的堆载设计时也可不考虑,由施工单位在施工时对堆载位置的车库顶板进行支护。
 地下车库顶板覆土较厚,柱网间距较大,受层高影响,框架梁的高度不能太高,导致框架梁支座处的弯矩和配筋较大,当钢筋采用HRB400级钢筋时,支座处的配筋大部分按照裂缝控制。在用SATWE画梁的配筋图时,应选择“考虑支座宽度对
裂缝的影响”选项,这样梁支座的裂缝比较接近实际,因为程序计算出的梁端弯矩为柱中心处的最大弯矩,而计算裂缝的弯矩应取柱边的弯矩,二者相差较多,如果不考虑支座宽度对裂缝的影响,将在梁的支座处额外增加2~3根钢筋,给工程造成不必要的浪费。
 当地下车库紧靠楼房地下室而设双墙有永久缝分开时,缝隙宽度应考虑施工拆除模板、防水层操作等需要。为保证楼房地下室有侧向约束,在缝隙内采用粗砂填实。