建筑工程多层地下车库结构设计

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市人口越来越多，私家车数量呈现出直线上升趋势。我们最常见的是单层车库，显然已经不能满足日益增长的车位需求。地下车库是一种新型的概念，它的提出对于解决车辆的停放在着极强的现实意义。地下车库的结构设计目前尚不成熟，它的设计是否得当将会直接影响到建筑物的整体质量与使用需求的满意度。本文试图对建筑工程中多层地下车库的结构设计进行初步分析。

关键词:建筑工程；多层；地下车库；结构设计；施工；组织

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

引言

随着城市现代化程度越来越高，人们出行都会选择私家车，方便快捷大大提升了人们的生活质量。为了满足消费者需求，一些大型商场、金融机构、政府机构等公共建筑物都会设立地下停车场。最开始是单层停车场，但对于空间的利用仍然出现不足的情况，而且从长远来看，建筑多层地下车库十分有必要。随着车库的建设数量越来越多，它在结构设计中的参考因素也越来越多，在做最初设计时，要综合考虑所有相关方面的因素，才能制作出最优化的结构设计方案。

结构计算单元

在做地下车库结构设计时，要把地下车库与上部结构整体分析作为重点设计进行。多层地下车库的建筑通常在地上住宅我多层甚至高层钢筋混凝土异形柱或是剪力墙结构，分属不同的结构单元。如果地下的建筑面积较大同时上部的建筑物有多栋住宅时，整体计算就会显得非常的不方便，要不断修改平面、调整布局。在这个时候可以进行拆分计算，应该采用上部结构的底面积带1至2跨的地下车库共同计算。最后纯地下车库单独再计算一次。另外注意重点是根据建筑形式来确定计算形式。[1]

这其中需要注意的是，在做规划总体设计时应该将地上住宅楼的布局与地下车库的设置作为一个典型的整体来进行充分考虑。地下车库应该集中布置，它与塔楼是否脱开，应根据开发分期要求、进度要求以及建筑功能的需要、地基和基础的形式、塔楼的位置与高度等因素，结合具体项目的特定条件来进行综合确定；原则上在布置地下车库时，优先选择独立的地下的车库。在地形狭长或地上住宅楼均布的规划项目中布置地下车库时应该选择整体地下室，用以减少地下室外墙的面积。尽量避免由于诸如楼栋间距、塔楼柱网的原因，造成单车使用车库面积的上升。地下车库平面应方正，轮廓线应保持简洁，避免出现多段折线及多余空间，减少无效面积，造成资源浪费；同时不应设置突出地下室外墙面的管井等，容易造成进退两难；充分利用多层地下车库，当单层车库无法满足要求或场地条件特殊时，应根据停车数量、停车效率、土方开挖及基坑支护难度等因素，选择多层车库。

挡土墙的计算

对于地下车库的外墙计算时，应该按照挡土墙来进行设计，挡土墙的内力与侧向的土压力、水压力、垂直压力和边界条件有很大的关系。如果垂直压力较大时，它所引起的挡土墙内力将会占到很大的比例，不能只考虑水平载荷，而不考虑垂直压力，这时如果有条件的话，可以采取钢架结构模型来进行分析，得出精确的应力数值。如果垂直压力低时，可以根据边界条件进行简化计算，支承条件应该按照相对刚度比来制定。只有当垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或是外墙扶壁柱截面尺寸比较大时，外墙板块按双向板计算配筋外，其他的外墙应该按照竖向单向板来配筋计算。[2]

嵌固端的选取

我国的相关抗震规范中对地下车库的顶板进行了规范，它作为上部结构嵌固端，有着严格的规范。有地下室结构的楼层侧向刚度不低于上层侧向刚度的两倍。对于地下车库的设计，空间比较大，不是所有的建筑都能满足地下空间顶板作为上部结构的嵌固端楼层侧向刚度要求。在计算时，离主楼较远的地下室外墙可以不全计算在内，在选取时，要注意上部建筑轮廓外的两个跨度之内地下车库结构部分的楼层侧向刚度与上部建筑楼层侧向刚度的比值。按照相关抗震要求，把嵌固端设于地下室顶板。[3]

地基的承载力修正

在多层地下车库结构设计时，要首先明确利用的是天然地基，地下室需要独立基础加防水板，在主楼与地下车库相连的部位，主楼的地基承载力深度修正不得简单的从室外的地面进行修正，也不宜从地下室内地面修正，而应该按照本地的专业方法进行深度修正。将地下车库的基础底面以上的总体载荷折合成土重，得到换算后的土深值，以此作为参考进行修正。

超长多层地下车库结构设计

随着商业化不断进展，城市的核心商务区地标性的商业建筑楼宇需要极大的地下空间，来满足不断增长的需求。这就有可能会导致多层地下车库超长，随着我国经济的发展，这种现象将会进一步增多。甚至有的地下车库长度都会达到二百米以上。在如此超长的多层地下车库结构分析时，要提前做好结构布局准备，充分论证分析，在计算温度应力的基础上，加以构造措施来进行结构设计。要在设计时，适当地增加地下车库顶板的钢筋分布频率。墙的水平钢筋优先使用小径产品，间距保持在100mm或是150mm，而且要适当地提高墙水平钢筋的配筋率。控制好混凝土的强度级别，底板与侧墙、顶板的混凝土强度应该取C30/C35以及S8级。[4]

多层地下车库的防水设计与排水设计

地下室无论采用独立基础或是桩基础，地下室的防水板通常使用倒无梁板的设计方法。当地下水位较高的时候，在计算防水板的配筋中，都需要把独立基础或是桩基础承台的平面尺寸与高度当为无梁板的柱帽计算。在这个时候，独立基础或者承台的底板钢筋应取柱独立基础计算所需钢筋截面面积或是承台底钢筋截面面积和防水板向上荷载柱上板带支座所需钢筋截面面积之总和。防水板下部钢筋锚入独立基础或者承台内部。值得注意的是，当水浮力较大时，独立基础或者承台与防水板相交变截面处的配筋，应该采用无梁板柱上板带在该处的弯矩与防水板的厚度确定其配筋，当防水板的钢筋达不到要求时应另设附加短筋。特别是当柱下桩数较少承台尺寸较小时，还应复核承台与防水板变截面处的冲切计算是否满足规范要求，如不满足则需要加大承台尺寸。[5]

对于不断出现的二三层地下车库，它的排水需要在每一层的地坪设也漏与排水管，把水排到最底层的地漏或集水井，为了避免产生水灾，需要在排水管上设置阻火圈。同时地下车库的集水井应该设计为隔油集水井。集水井主要起到收集、贮水以及调节的作用，只要满足当地的潜水排污泵与拆、装模板操作需求即可。它的深度可以分为三部分，首先是淹没部分，需要在最低的水位线以下，对于2KW的潜水泵，高度约为0.3米；第二是调节部分，由于地下车库的排水量不稳定，为了不造成对电机的损坏，需要做一定的贮水设计，它不应该小于最大泵的5分钟内的排水量，同时它对集水井的设计深度起到决定性作用，一般会进行缩小，取0.5米左右，来降低总深度，从而降低结构设计造价；第三是超高部分，一般取0.4米左右，满足控制系统装置的要求与盖板的厚度。

地下车库钢筋混凝土内墙基础设计

前文已经对混凝土外墙设计进行简单描述，此处重点对地下车库的钢筋混凝土内墙进行基础设计提出几点建议。

地下车库在有人防设置时，在防护单元相互之间与口部都会设置有钢筋混凝土的内墙，它会将地下车库的顶板压力直接传导到墙体上，而这些钢筋混凝土内墙的基础需要通过计算防水板的厚度与配筋需求满足时不必进行单独设置。如果防水板的厚度、配筋不满足要求，则应该通过计算设置钢筋混凝土条基或是加厚防水板。

承重墙与内外墙的配筋处理设计

当上部的主体结构建筑为承重墙时，它的厚度一般为200mm，会小于地下车库的外墙与内墙厚度，在设计内外墙配筋单独给墙体配筋，如果与上部结构的竖向构件发生重合时，在地下车库的高度范围内的插筋同上层相同的插入基础，造成重叠现象。这个时候可以优化采用包络法取多种不利配筋，剔除重复的钢筋，让上下重叠部分的墙体配筋清晰，同时节省成本。[6]

结语

多层车库体现着建筑物形式的多样化与满足居民需求的人性化。在多层地下车库的设计与建设过程中，应该充分利用现有的资源，实现形象价值与社会价值、经济价值同样实现。目前在多层地下车库的结构设计中还存在着一些问题，这些问题的解决也将会推动着车库建筑的不断向前发展，不断引起世界先进的设计理念与思路，通过实践与经验，不断完善设计方案，促进城市国际化进程进一步前进。

参考文献：

[1]魏丽.单层地下车库结构设计探讨[J].中国新技术新产品,2011（08）.

[2]曾秉祥.地下车库结构设计成本控制[J].南昌工程学院学报,2012（04）.

[3]杨明.大型单建式地下车库结构设计中的若干问题[J].江苏建筑,2010（04）.

[4]张猛,杨婷.北京海关地下车库结构设计[A].中国土木工程学会:,2010（03）.

[5]李艳丽.高层住宅小区地下室车库结构设计[A]..土木建筑学术文库(第15卷)[C].:,2011（03）.

[6]曾秉祥.某住宅小区地下车库优化设计[J].南昌工程学院学报,2013（03）.