单层地下车库结构设计探讨

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【摘 要】地下停车场已广泛应用于大型住宅小区、酒店及购物商场中。本文对单层地下车库结构设计探讨。

【关键词】地下结构；井字梁；内力计算；挡土墙；裂缝控制

随着我国交通建设的日益完善，我国的交通工具的种类也日益地增多和丰富，尤其是私家车，在大中型城市已经成为大多数家庭出行的首选工具。所以，在各大商场、住宅小区及大型酒店修建地下停车场是必不可少的。下面就从结构专业的角度，对地下车库的结构形式、内力计算等问题进行探讨。

1 结构方案

地下车库从功能上可以分为与人防结合不与人防的类型。

1.1 地下车库顶板结构的三种设计方案

1.1.1 井字梁结构

此类结构要求柱网的两个方向的比值不大于2，由于井字梁可以协同工作，所以此方案较为经济。

1.1.2 主次梁结构

此类结构对柱距有限制，当柱距过大时，主次梁结构梁高则会过大，占用较多地下车库的净高，并不合理。

1.1.3 现浇空心楼盖结构

此类结构技术在我所接触的设计中实例很少，对此技术不是非常了解和熟悉。

现有地下车库柱距一般都在6米至10米范围内，大多数地下车库顶板均采用井字梁结构。

1.2 地下车库结构的墙体一般情况下采用钢筋混凝土挡土墙下部为条形基础结构

1.3 当地下车库范围内的基础持力层地质情况较为良好且无地下水时地下车库柱基础采用独立基础+防水底板的结构形式，当有地下水或者基础持力层地质情况不稳定时则需采用筏板基础、箱型基础或桩基础。

2 下面笔者就重点介绍非人防井字梁地下车库的结构设计问题

2.1 荷载取值：地下车库结构的顶板荷载组合

2.1.1 当地下车库结构的顶板上是种植覆土时荷载组合

恒荷载标准值：板自重+覆土重+吊顶重。

活荷载标准值：按屋顶花园活荷载取值3kN/。

2.1.2 当地下车库结构的顶板上是路面时荷载组合

恒荷载标准值：板自重+路面建筑做法自重+吊顶重。

2.2 地下车库结构坡道处荷载组合

2.2.1 地下车库结构的入口处坡道上荷载组合

恒荷载标准值：板自重+坡道上建筑做法自重。

活荷载标准值：按客车车道活荷载4kN/m2。

2.2.2 地下车库结构的入口坡道上部采光板处荷载组合

恒荷载标准值：采光板自重 0.5kN/m2。

活荷载标准值：在雪荷载和风荷载中取较大值。

2.3 地下车库楼梯间荷载组合

恒荷载标准值：楼梯间板自重7.0kN/m2。

活荷载标准值：3.5kN/m2。

2.4 地下车库挡土墙荷载组合

恒荷载标准值：

车库顶板覆土重：覆土重（矩形荷载）。

土的侧压力：侧压力系数×土容重×车库高度。

2.5 地下车库坡道处及楼梯间上梁荷载因根据实际建筑条件确定。

3 内力计算及内力计算中需要注意的问题

3.1 PKPM结构设计软件参数的选取

用PKPM结构设计软件进行地下车库结构设计时，在PKPM参数设计中需要注意的几个问题有：

（1）非人防地下车库的抗震等级一般为二级；（2）地下车库计算不考虑风荷载作用力；（3）中梁的刚度放大系数一般在1.5至2.0之间；（4）一般计算时只考虑双向地震作用而不考虑偶然偏心；（5）在计算结构位移时需将所有楼板假定为刚性楼板，其余计算均不考虑刚性楼板。

3.2 挡土墙的计算

地下车库的外墙应按挡土墙进行设计。挡土墙的内力与侧向土压力、水压力、垂直荷载以及边界条件有关。当垂直荷载较大时，垂直荷载作用引起的挡土墙内力将占很大比重，垂直荷载不可忽略，不能只考虑水平荷载，这时如要取得较精确的内力，应取封闭钢架结构模型来分析。当垂直荷载较小时，可以根据边界条件作简化计算，支承条件应按相对刚度比而定。有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力配筋不足、扶壁柱配筋偏少、而外墙的水平分布筋则偏于保守。只有垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大时，外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。挡土墙与顶板连接处，可根据顶板与挡土墙的相对刚度确定支承形式，一般情况下顶板刚度较小，可视为铰接，地板基础刚度较大，可视为固定端。竖向荷载（轴力）很小的外墙扶壁柱，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强。另外还应注意，由于侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，所以底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配尽量应相当。

3.3 裂缝及控制设计

设计者必须认真对待由于超长给结构带来的不利影响，当增大结构伸缩缝间距或者是不设置伸缩缝时，必须采取切实可行的措施，防止结构开裂。对于纯地下车库，上有回填土，结构受大气温差变化的影响较小，当前的设计趋势是尽量不设缝，以利于解决地下室在变形缝位置的渗漏问题。

此时，需设置后浇带，后浇带应设置在结构受力较小处，一般在梁、板跨度内的三分之一处，结构弯矩和剪力均较小，后浇带间距一般为30m到40m。但是必须指出的是，后浇带只能解决施工期间的混凝土自收缩，它不能解决由于温度变化引起的结构应力集中，更不能替代伸缩缝。有一些结构设计者将后浇带和伸缩缝等同起来的看法是错误的，因为两者的作用并不相同。

还有一个值得注意的问题就是地下车库的允许裂缝宽度。地下工程防水技术规范《GB50108―2001》第4.1.6条规定“防水混凝土结构的裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通”。目前设计人员对当外有柔性防水层时，允许裂缝宽的的取值是0.2mm还是0.3mm还存在较大的争议，因为按不同值考虑对结构的用钢量影响还是很大的。有人认为0.2mm是针对于自防水工程而言的，当外有柔性防水层时，混凝土并不是直接接触水或土壤的，故按照正常环境取值为0.3mm；也有人认为应严格执行地下工程防水技术规范关于防水混凝土的裂缝宽度要求，作为第二道防水防线，同时认为一旦柔性防水层破坏，要修复比较困难，所以应取0.2mm。国家规范关于最大裂缝的控制宽度标准是这样规定的：（1）无侵蚀介质，无防渗要求，0.3～0.4mm；（2）轻微侵蚀，无防渗要求，0.2～0.3mm；（3）严重侵蚀，有防渗要求，0.1～0.2mm。本人是这样认为的，应根据具体的工程情况而定，当地下水位较低，地下水主要为地表水及毛细水，防水层及混凝土结构施工质量有可靠保证，防水层外做有夯实灰土保护层，另外考虑到混凝土掺加UEA等膨胀剂时，可在结构中建立预压应力的有利影响，为节约造价，可以按照0.3mm来控制，据目前的工程实例来看，没有出现因裂缝控制宽度偏大而出现渗漏的情况。当地下水位较高，地下室常年位于地下水位以下时，应按照最大裂缝宽度0.2mm来控制。

4 结束语

以上主要针对单建的单层地下车库设计中常见的问题进行了探讨，对于兼做人防的，还应满足人民防空地下室设计规范的要求。对于论述中有关问题的个人看法，妥当与否，还请专家同行指正。

【参考文献】

[1]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].

[2]GB5009-2002建筑结构荷载规范[S].

[3]GB50108-2001地下工程防水技术规范[S].

[4]GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S].

[5]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社，1997.