淺議大底盤地下車庫結構設計

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淺議大底盤地下車庫結構設計 目前,一些住宅小區(qū)和商住樓的樓群中,為了有較好的生活環(huán)境,建筑物之間設有庭院綠化,充分利用地下空間設置地下車庫,并與高層樓房連通,地下部分形成大底盤的地下車庫。我結合自己設計的建筑面積約5萬m2的地下車庫,簡單談一下此類地下車庫結構設計中應該注意的問題:
1地下車庫的抗浮設計
 地下車庫位于地下水位較高的場地時,必須考慮抗浮設計。關于抗浮設計水位的取值,應根據(jù)工程地質勘察報告確定。當存在有滯水層時應根據(jù)場地地質情況與勘察單位商定地下水位是否考慮滯水水頭。驗算建筑物的抗浮公式為:建筑物的永久荷載/水浮力≥1.0,當無地方標準規(guī)定時,永久荷載取標準值(不計算可變荷載),分項系數(shù)為0.9,浮力的分項系數(shù)為1.0。建筑物的抗浮能力不滿足時,當主樓與地下車庫均采用樁基時,地下車庫的抗浮可采用抗拔樁,車庫樁基礎的摩擦側阻可抵抗水浮力。當主樓與地下車庫的基礎均為天然地基時,地下車庫的抗浮宜通過覆土、填素混凝土和鋼渣混凝土等壓重辦法解決,不宜采用抗浮樁或抗浮錨桿,
因為地下水的水位在一年四季中變化較大,當?shù)叵滤惠^低時,樁或錨桿對車庫的基礎有支撐作用,減小了地下車庫的沉降,對地下車庫基礎與主樓基礎之間的差異沉降非常不利。
 當抗浮設計中地面填土和基礎底板上的填土作為一部分平衡荷載時,應在完成地面回填土和基礎底板上的回填土以后方可允許施工降水停止。

2地下車庫的抗震等級
 樓房與地下車庫連成整體時,地下車庫實際為樓房基礎大底盤。地下車庫結構(無地上部分)的抗震等級可取三級,也可以不考慮抗震計算,當不考慮抗震計算時,為了保證樓房基礎底盤的整體性和剛度,在地下車庫內除了車道、防火分隔墻、樓梯間、通風豎井、人防的鋼筋混凝土墻以外,宜設置一定數(shù)量的縱橫向鋼筋混凝土構造墻。
3地下車庫的基礎與主樓的基礎之間差異沉降的解決措施
 地下車庫與樓房之間可不設永久縫分開,但應解決好樓房與地下車庫之間的差異沉降,通過已經(jīng)建造的不少工程實踐表明,地基沉降在高低層連接處是連續(xù)的,不會出現(xiàn)突變,高層主樓地基下沉,由于土的剪切傳遞,高層主樓以外上午地基隨之下沉,其影響范圍隨土質而異。地下車庫與主樓的連接處不會發(fā)生突變的差異沉降,而是在地下車庫若干跨內產(chǎn)生連續(xù)性的差異沉降。通過采取有效措施
可使主樓與地下車庫的基礎沉降差值控制在允許范圍之內。具體措施如下:
3.1減小高層主樓的基礎沉降
 (1)適當擴大基礎底面積,以減少基礎底面單位面積上的壓力。
 (2)地基持力層應選擇壓縮性較低的土層,其厚度不宜小于4m,并且無軟弱下臥層。
 (3)當?shù)鼗至訛閴嚎s性較高的土層時,高層主樓的基礎采用樁基礎或復合地基,地下車庫采用天然地基的方法,或高層主樓與地下車庫采用不同直徑、長度的樁基礎,以減小沉降差。
3.2控制地下車庫的沉降
 (1)車庫基礎埋置在與高層主樓基礎不同的土層,使地下車庫的基底持力層土的壓縮性大于高層主樓基底持力層土的壓縮性。
 (2)地下車庫采用天然地基,高層主樓采用樁基礎或復合地基。
 (3)地下車庫應盡可能減小基礎底面積,不宜采用滿堂筏板基礎,宜采用獨立柱基加抗水板的基礎形式。
4采用天然地基時主樓地基承載力的修正
 地下車庫緊貼樓房時,無論設與不設永久縫,采用天然地基時樓房靠車庫一側的地基承載力修正應按照規(guī)范取值,不能按無地下車庫時從室外地面算起?；A埋置深度,可取基礎底面以上所有豎向荷載(不計活荷載)標準值,其中包括車庫頂板以上的填土及地面自重與土的重度之比,并以此深度進行深度修正。
5超長結構采取措施
 樓房與地下車庫連成整體后的工程形成超長結構,這類超長結構結構設計和施工過程中必須采取有效措施減少或避免結構裂縫。
5.1沉降后澆帶和伸縮后澆帶的設置
 后澆帶寬度為800~1000mm,主筋貫通不斷,后澆帶應貫穿車庫底板、梁、頂板和墻體。主樓與車庫相連的四周設置沉降后澆帶,沉降后澆帶一般在主樓主體施工完成后用強度等級高一級的無收縮混凝土澆筑。當高層主樓在開工時就進行沉降觀測,主體結構在施工至一定高度時,如果沉降趨于穩(wěn)定,也可提前澆灌沉降后澆帶。伸縮后澆帶在地下室施工完兩個月后用強度等級高一級的無收縮混凝土澆筑。沉降和伸縮后澆帶澆筑前,應將后澆帶內雜物清理干凈,并將接縫處混凝土鑿毛,清洗干凈,保持濕潤并刷水泥凈漿一遍,后澆帶混凝土澆筑后要加強養(yǎng)護。
5.2車庫外墻、底板、頂板、梁采用摻膨脹劑的補償收縮混凝土
 應滿足《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》(GB50119-2003)和《補償收縮混凝土應用技術導則》(RISN-TG002-2006)的相關要求。膨脹劑的膨脹率控制在210-4～3×10-4,使用前應做好試配試驗,確定適宜的摻量確保達到補償收縮混凝土的性能,并應在生產(chǎn)廠家技術指導下施工。
5.3加大地下室外墻水平鋼筋、頂板和底板的配筋率,適當加密鋼筋的間距
5.4采用低水化熱和低收縮的水泥
 混凝土的出盤溫度,夏季25~30℃,冬季8~12℃。
5.5混凝土的坍落度控制在12~14cm
5.6混凝土的施工及養(yǎng)護應嚴格按照《補償收縮混凝土應用技術導則》(RISN-TG002-2006)中第8節(jié)的澆筑與養(yǎng)護的規(guī)定執(zhí)行
6結構布置及做法
 地下室的外墻外側做防水,建筑做法中,一般在防水層的外側貼苯板,用來保護防水層在回填土時不被破壞,由于苯板表面較光滑,造成土與混凝土墻不直接接觸,對地下室的側向約束非常不利,為了保證有效的側向約束,苯板改為磚墻,用磚墻保護防水層,即可解決上述問題。
 地下車庫的頂板結構形式,采用無梁式或梁板式。為了減少土方和減小水浮力,車庫的層高盡量做到最小,建筑要求的凈高為2.2m,應結合梁高、通風管線、噴淋管線和電纜橋架來確定車庫的層高。
 當采用梁板式結構形式時,地下車庫的柱距一般為8.1m,次梁宜做成井字梁,每個柱距三等分,這樣當車庫頂板覆土較厚或有人防荷載時,頂板的配筋較小,另外,此方式布置次梁對設備專業(yè)布置噴淋較方便。
 地下車庫頂板的地面一般用做建筑的花園綠化或道路,按照消防要求,這些道路要能承受消防車荷載,《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2001)只規(guī)定了雙向板樓蓋(板跨不小于6m×6m)和無梁樓蓋(柱網(wǎng)尺寸不小于6m×6m)的消防車活荷載為20kN/m2,當不符合上述要求時,應將車輪的局部荷載按照結構效應的等效原則,換算為等效均布荷載。實際工程中,地下室的頂板作為室外地面,一般均有一定厚度的覆土層,對消防車的輪壓有擴散作用,在結構設計時,應該對消防車的活荷載根據(jù)覆土層厚度的大小進行適當?shù)恼蹨p。通過計算,覆土層越厚,對消防車活荷載的折減作用越顯著,當覆土層為1m厚時,考慮一臺消防車時,消防車的活荷載可折減到14kN/m2左右,考慮兩臺消防車時,消防車的活荷載可折減到16kN/m2左右。當覆土層較薄時,土層的折減作用不明顯,一般算出擴散后的荷載大于20kN/m2,建議仍采用《建筑荷載規(guī)范》中的20kN/m2。地下車庫頂井字梁的間距通常為2~3m,消防車活荷載擴散后一般都可滿布,或接近滿布板跨,因此在結構設計時可將擴散后的消防車活荷載作為樓面均布活荷載進行計算。
 在結構設計前期,應要求甲方提供車庫頂板上的景觀荷載、施工材料堆載的位置及大小、變配電室和換熱站的位置及設備重量、人防的級別。施工材料的堆載設計時也可不考慮,由施工單位在施工時對堆載位置的車庫頂板進行支護。
 地下車庫頂板覆土較厚,柱網(wǎng)間距較大,受層高影響,框架梁的高度不能太高,導致框架梁支座處的彎矩和配筋較大,當鋼筋采用HRB400級鋼筋時,支座處的配筋大部分按照裂縫控制。在用SATWE畫梁的配筋圖時,應選擇“考慮支座寬度對
裂縫的影響”選項,這樣梁支座的裂縫比較接近實際,因為程序計算出的梁端彎矩為柱中心處的最大彎矩,而計算裂縫的彎矩應取柱邊的彎矩,二者相差較多,如果不考慮支座寬度對裂縫的影響,將在梁的支座處額外增加2~3根鋼筋,給工程造成不必要的浪費。
 當?shù)叵萝噹炀o靠樓房地下室而設雙墻有永久縫分開時,縫隙寬度應考慮施工拆除模板、防水層操作等需要。為保證樓房地下室有側向約束,在縫隙內采用粗砂填實。