浅谈大底盘地下车库结构设计
时间：2022-09-10 12:44:12
【摘要】在大、中城市的写字楼、商住综合楼及住宅建筑中，为解决有足够的汽车停放位置，需要设置地下停车库。当多个主楼及部分裙房占地面积较大时，在建筑物下设多层地下室，将部分用作停车库，这是常见的第一种地下汽车库形式。现在一些住宅小区和商住综合楼楼群中，为了有较好的生活环境，建筑物之间设有庭院绿化，利用地下空间设置1~2层停车库，并与楼房连通，这是近十年来出现的第二种地下汽车库形式。
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。结合实际工程,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,当建筑物的抗浮能力不满足时,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。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。
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,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
3.1.1 适当扩大基础底面积,以减少基础底面单位面积上的压力。
3.1.2 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。
3.1.3 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
3.2.1 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。
3.2.2 地下车库采用天然地基,高层主楼采用桩基础或复合地基。
3.2.3 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
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规定执
6 结构布置
6.1 带大底盘的多高层建筑，结构振型复杂，并会产生复杂的扭转振动；因此，多塔楼结构设计中应遵守下述结构布置的要求：
6.1.1 塔楼对底盘宜对称布置，塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%。因此，结构布置上应注意尽量减少塔楼与底盘的偏心。
6.1.2 抗震设计时，带转换层塔楼的转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内，否则应采取有效的抗震措施。
6.2 多塔楼结构的设计除需符合《高规》的各项有关规定外，尚应满足下列补充加强措施：
6.2.1 为保证多塔楼建筑结构底盘与塔楼的整体作用，底盘屋面楼板厚度不宜小于150mm，并应加强配筋构造，板面负弯矩配筋宜贯通；底板屋面的上、下层结构的楼板也应加强构造措施。
6.2.2 抗震设计时，对多塔楼结构的底部薄弱部位应予以特别加强，多塔楼之间的底盘屋面梁应于加强；各塔楼与底部裙房相连的柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙房屋面上、下层的范围内全高加密；剪力墙宜按《高规》规定设置约束边缘构件。
6.3 结构计算
6.3.1 多塔楼结构，每个塔楼都有独立的迎风面，在计算风荷载时不考虑各塔楼的互相影响。每个塔楼都用独立的变形，各塔楼的变形仅与塔楼本身因素与底盘相连的关系和底盘的受力特性有关，各塔楼之间没有直接影响，而有通过底盘产生的间接影响。
6.3.2多塔楼结构也应按《高规》4.3.5条规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，在刚性楼板假定条件下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值比值，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一周期的比值，均应符合该条要求。
6.3.3位移比控制计算应考虑各塔楼之间的互相影响，将各塔楼连同底盘作为一个完整的系统进行分析，即采用“整体模型”，各塔楼每层为一块刚性楼板，各塔楼互相独立。计算出每个塔楼每层及底盘各层最大水平位移与平均水平位移的比值，最大层间位移与平均层间位移的比值符合规范要求。
6.3.4周期比控制计算，即将各塔楼分离开进行计算确定周期比。
6.3.5多塔结构的构件内力分析和截面设计计算时，应将各塔楼连同底盘作为一个完整的系统进行分析，即采用“整体模型”。同时楼板也应根据具体情况，采用刚性或弹性假定。在构件内力分析时，当楼层竖向构件最大水平位移和层间位移与平均值比值大于1.2倍时，还应按双向地震作用但不考虑偶然偏心影响进行计算；比值不大于1.2倍时，可按单向地震作用而考虑偶然偏心影响进行内力计算。单向地震作用和双向地震作用均应按扭转耦连振型分解法进行计算。
参考文献
[1]多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造李国胜 北京 中国建筑工业出版社，2008
