耿瑞彬

（山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，濟(jì)南250101）

住宅小區(qū)地下車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

耿瑞彬

（山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，濟(jì)南250101）

近年來，我國居民的生活質(zhì)量隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展也日益提高，同時(shí)，也促使居民對(duì)用車需求的增加，現(xiàn)在在新建的住宅小區(qū)內(nèi)都普遍存在地下車庫，小區(qū)地下車庫的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)必備的內(nèi)容之一。本文以某住宅小區(qū)的地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為實(shí)例，闡述了地下車庫的重要性，并結(jié)合目前采用的地下車庫的新體系進(jìn)行分析，希望對(duì)類似工程提供參考與借鑒。

住宅小區(qū)；地下車庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；實(shí)例分析

1　地下車庫的平面布置

住宅小區(qū)的地下車庫因受地面以上住宅樓的影響，總平面布置與城市中獨(dú)立的專用地下停車庫平面布置是不一樣的。對(duì)地下車庫的平面布局帶來不利影響主要是受地上建筑的容積率、建筑密度、住宅間距、上部柱網(wǎng)及剪力墻布置等技術(shù)和使用要求。針對(duì)地上建筑的柱網(wǎng)和剪力墻布置情況，專家們會(huì)把地上住宅樓與地下車庫的布局作為一個(gè)整體來設(shè)計(jì)。為了使車庫的使用效率越高，就要使車道占用的比例越小。形成整體的停車空間的目的是提高相同面積下的停車量。具體做法：a.住宅地沿周邊布置，形成大片空地做為停車場。b.把多棟住宅樓組合在一起是為了提高車庫空間的完整性。c.為了不對(duì)小區(qū)的交通、消防產(chǎn)生影響，一般都把地下車庫分割成幾個(gè)片區(qū)來建設(shè)，尤其是對(duì)于那些大型的住宅小區(qū)[1]。

2　地下車庫的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1柱網(wǎng)布置

柱網(wǎng)布置的設(shè)計(jì)依據(jù)是停車位和車道的特點(diǎn)，同時(shí)還要考慮：a.避免車輛相互碰撞，就要有足夠的行車、停車空間；b.使用一定要靈活；c.合理性以及經(jīng)濟(jì)性；d.最大限度的利用空間面積；e.統(tǒng)一柱網(wǎng)尺寸。一般柱網(wǎng)尺寸有兩種規(guī)格，一種是柱間停兩輛車，尺寸為6m×8m，另一種是柱間停3輛車，尺寸為8m×8m。太小不利于行車與停放，太大造價(jià)成本偏高[1]。

2.2住宅結(jié)構(gòu)與車庫之間的連接方式

應(yīng)根據(jù)具體情況來決定主體樓層與車庫守法分開。如果主體樓房與地下車庫之間沒有沉降及超長問題，那么就可以不設(shè)永久縫。但是地下車庫的基礎(chǔ)一般埋深較大，原土壓力大于土的基底壓力，如果車庫與主體樓房不設(shè)沉降縫就會(huì)使兩者的基底差異沉降顯而易見。解決差異沉降的措施如下：a.主樓用樁基結(jié)構(gòu)，車庫采用防水板柱基。b.通過對(duì)有關(guān)構(gòu)件和配筋比例進(jìn)行調(diào)整，來使差異沉降在規(guī)范允許范圍內(nèi)。c.通過減少結(jié)構(gòu)裂縫來避免，尤其是當(dāng)主樓與地下停車庫連為整體時(shí)。d.在縫隙內(nèi)采用粗砂來維持樓房地下室的側(cè)向約束力。e.采用無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)形式來解決[2]。

3　地下車庫結(jié)構(gòu)形式的選擇

地下車庫的結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)在整個(gè)建造過程中是非常重要的。在方案設(shè)計(jì)階段就要多個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)的比較，然后論證，綜合比較選出最優(yōu)方案。一般情況下要考慮以下幾個(gè)方面[3]。

3.1地下車庫盡可能淺埋

在滿足功能及基礎(chǔ)深埋的前提下，地下車庫是可以淺埋的。因淺埋具有一些優(yōu)勢(shì)；a.減少土方成本。b.減少室外外側(cè)墻的土壓力。c.減少地下室的底板和浮成本，比如沿海地帶一些高水位地區(qū)。d.大大減少地下室滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

3.2選擇最優(yōu)方案

根據(jù)實(shí)際具體要求，對(duì)頂板厚度、荷載以及凈空要求進(jìn)行計(jì)算，選擇最大梁高要求；然后對(duì)多種頂板結(jié)果方案進(jìn)行比較，常用的頂板方案有井字梁、十字梁、單向板、大板樓蓋、無梁樓蓋、預(yù)應(yīng)力等；最后考慮的就是低造價(jià)方案。有些時(shí)候最優(yōu)方案不一定是最適合的，還要根據(jù)具體進(jìn)行選擇，比如在主梁高適中的條件下，十字梁是要比井字梁造價(jià)便宜；但是如果載荷在特別大的情況下，就要選擇梁高偏小的方案了，主要原因是十字梁體系的主梁彎矩大，會(huì)使鋼量使用量大幅增加。另外，在一般情況下井字梁系統(tǒng)比大板樓蓋節(jié)約些，但是在功能需要的情況下，板厚較大，或需要存在人防荷載時(shí)，大板樓蓋體系就更為節(jié)省些。與此同時(shí)，除去以上需要考慮的因素外，還要充分考慮地下板的板厚條件，根據(jù)具體情況可以選用五梁樓蓋板或筏板基礎(chǔ)[4]。

4　工程項(xiàng)目

以某小區(qū)的地下車庫建設(shè)為例，建筑平面尺寸大小為72m×156m，露出地面的建筑為4層高，地下為1層。該車庫選用梁板體系的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且無次梁設(shè)計(jì)，核心柱網(wǎng)選用8.1m× 8.1m的尺寸設(shè)計(jì)，并通過地下通道與小區(qū)住宅相連接。地下車庫頂板結(jié)構(gòu)選用以無次梁設(shè)計(jì)為主的梁板體系，平均的覆土厚度為1.3m。

4.1地下車庫超長處理設(shè)計(jì)

住宅小區(qū)的地下停車庫一般都要考慮伸縮縫設(shè)置的設(shè)計(jì)要求，但由于現(xiàn)在的小區(qū)都是屬于住宅類的建筑，往往在設(shè)計(jì)時(shí)被忽視。然而此類設(shè)計(jì)也有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定：“現(xiàn)澆混凝土地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不設(shè)縫的最大長度限定為55m”。因此，依照此規(guī)范要求，該小區(qū)的建筑平面尺寸大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這一規(guī)定數(shù)值。綜合考慮后，因?yàn)閷?duì)混凝土裂縫的控制是該地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，所以我們采用施加預(yù)應(yīng)力的方法，但是由于此次工程工期較短且受到開發(fā)商工程預(yù)算的限制，我們無法施行這一設(shè)計(jì)方案。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位勘察發(fā)現(xiàn)，庫頂頂板有相當(dāng)厚度的覆土，厚度達(dá)1.2m，而覆土的應(yīng)力變化隨溫度的變化差異較小。鑒于這一特殊性，只要能解決混凝土干縮的問題就可以解決此問題了[5]。在地下區(qū)域設(shè)計(jì)的過程中，均勻設(shè)置縱向居中1條后澆帶，橫向3條后澆帶。每個(gè)后澆帶的間距都設(shè)計(jì)在40m的范圍以內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)劃分為8個(gè)部分，設(shè)置2000mm寬膨脹加強(qiáng)后澆帶。為了保證后期建筑質(zhì)量，就要使混凝土的收縮應(yīng)力得到充分釋放，并在后澆帶的防水層加固，這樣能夠使其封閉的時(shí)間得以延遲。鋼筋布置的類型基本以細(xì)密型的為主，鋼與鋼之間的間距要小于150mm。目前地下車庫的頂、底板鋼筋都是按照半拉通設(shè)計(jì)原則來設(shè)計(jì)的，這一設(shè)計(jì)的目的主要是為了增強(qiáng)建筑物的抗干縮能力。地下室外墻要經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)，因其屬于裂縫控制相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)?？傊?，為了應(yīng)對(duì)混凝土的收縮應(yīng)力，就要在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，考慮增加墻體在水平方向分布的鋼筋的配筋率[5]。混凝土上膨脹加強(qiáng)帶替代后澆縫示意圖1如下。

圖1　混凝土上膨脹加強(qiáng)帶替代后澆縫示意圖

4.2地下車庫頂板消防車活荷載的選擇

本項(xiàng)目的地下車庫的照板垮尺寸設(shè)計(jì)為8.1m×8.1m，建筑中的活荷載的設(shè)計(jì)按照2006年版的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，消防車滿載重量按照300kN來設(shè)計(jì)，綜合后按照標(biāo)準(zhǔn)地下建筑的消防車活荷載標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值取20kN/m2?！逗奢d規(guī)范》4.1.1注3中補(bǔ)充到：“若建筑設(shè)計(jì)不符合本表的設(shè)計(jì)要求，則可以遵循車輪局部荷載結(jié)構(gòu)效益的等效原則，將其換算為等效均勻分布的荷載數(shù)值”。

此外，考慮到本工程地下車庫的覆土厚度為1.2m，所以可以采用折減的方法來計(jì)算車庫中消防車的活荷載。因此厚度的覆土可以對(duì)消防車的車輪起到一定的擴(kuò)散作用。這種設(shè)計(jì)方式一方面可以降低建筑物的配筋量和高度，另一方面也可以降低建筑物的工程造價(jià)。通過有關(guān)的公式進(jìn)行計(jì)算可知，最后車庫的活荷載數(shù)值取為8.69kN/m2，小于20kN/m2。但要考慮覆土具有一定的擴(kuò)散作用，頂板局部加腋主梁設(shè)計(jì)，局部設(shè)備用房開洞處采用加腋梁板結(jié)構(gòu)。梁跨設(shè)計(jì)8.1m，梁端處梁高設(shè)計(jì)1.0m（見圖2）。計(jì)算結(jié)果表明，采用加腋梁會(huì)增大室內(nèi)設(shè)備走管線高度，加腋梁梁端負(fù)筋較普通量明顯減小，總體配筋比較經(jīng)濟(jì)。

4.3地下車庫的外墻設(shè)計(jì)

圖2　加腋梁剖面圖

4.3.1選擇合適的室外地面活荷載

消防車的停放問題一般都是地下建筑在設(shè)計(jì)的初期就要考慮到的，這樣做的目的是可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有時(shí)間預(yù)留出消防車停歇時(shí)的負(fù)載數(shù)值，就要加大室外地面活荷載的數(shù)值。這種做法主要是為了在事故時(shí)，救災(zāi)期間可以使消防車停在地下停車庫的正上方。但是在現(xiàn)實(shí)情況下，消防車在執(zhí)行消防任務(wù)時(shí)所處的位置都要與建筑物之間留有一定的安全距離，尤其是在消防云梯上升的過程中，這樣就可以減少消防車直接停歇在地下車庫的上方。消防車的荷載量設(shè)計(jì)為3kN/m2，車的占地面積最小值103m2，總重量在滿載為300kN來計(jì)算得出的。另外在消防規(guī)范要求中，如果消防車通道與建筑主樓外墻間距大于5m，可以忽略地下車庫的外墻應(yīng)力受到的影響。而對(duì)于小區(qū)一般消防通道不會(huì)大于9m，故要按沿道路橫向范圍分析一、二列車隊(duì)的荷載作用即可。根據(jù)圖3示意，前車輪荷較后輪小，距離也較遠(yuǎn)，所以分析單、雙向板，若消防車4個(gè)后輪作用于板跨中心，則2個(gè)前輪荷載作用范圍已超出該跨范圍，故此計(jì)算中只考慮較大的后輪荷載，按照荷載規(guī)范4.1.1條的條文說明，輪胎著地尺寸為0.6×0.2m，參照J(rèn)TJ021-89中第2.3.1條300kN汽車的平面尺寸及平面布置圖，按照?qǐng)D4經(jīng)相關(guān)計(jì)算，保障建筑安全的室外地面活荷載設(shè)計(jì)數(shù)值取5.2kN/m2[6]。

4.3.2配筋設(shè)計(jì)規(guī)劃

圖3　300kn汽車平面尺寸

圖4　消防車中后輪擴(kuò)散后荷載范圍

在本項(xiàng)目地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算采用整體澆筑的框架柱的外墻板的配筋時(shí)，采取雙向板計(jì)算，其余外墻板的配筋計(jì)算均采取單向板。針對(duì)外墻水平荷載，其設(shè)計(jì)則按照上小下大的梯形分布來考慮，當(dāng)然，如果遇到有地下水壓的情況，外墻的設(shè)計(jì)加入水的側(cè)壓力內(nèi)，至于土的容重的取值則按照浮容重值來取。而對(duì)于雙向板的計(jì)算，一般假設(shè)板上端簡支，其下端和左右兩邊都固定的模式。特別要注意的是，在對(duì)框架柱內(nèi)外側(cè)進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，務(wù)必將雙向板左右兩端所傳遞的荷載數(shù)值計(jì)算在內(nèi)。至于單向板，其計(jì)算模型可以按照構(gòu)造配置來確定墻體配筋分布，來假設(shè)上端簡支且下端固定的方式。外遷迎水面保護(hù)層的厚度為大于或等于50mm，驗(yàn)算裂縫的寬度小于或等于0.2mm。

4.4防水板的設(shè)計(jì)

無梁板設(shè)計(jì)在地下車庫中都普遍使用，在計(jì)算防水板配筋時(shí)，如果水位較高，則一定要把獨(dú)立基礎(chǔ)的高度和平面尺寸，作為柱帽來對(duì)無梁板進(jìn)行考慮。在計(jì)算鋼筋截面面積或承臺(tái)底鋼筋截面面積與防水板向上荷載柱上板帶支座所需鋼筋截面面積之和時(shí)，要把柱獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算所需防水板下部鋼筋錨入獨(dú)立基礎(chǔ)或承臺(tái)內(nèi)。一般情況下當(dāng)水浮力較大時(shí)，配筋的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)就是依據(jù)無梁板柱上板帶在該處的防水板厚度和彎矩，尤其是防水板與承臺(tái)之間的配筋。短筋一般是要另外附加設(shè)計(jì)，此外還要依據(jù)規(guī)范的要求，檢驗(yàn)防水板與承臺(tái)變截面處的沖切計(jì)算方法是否符合，特別是在樁數(shù)較少并且承臺(tái)尺寸較小的時(shí)候，更應(yīng)加大承臺(tái)尺寸[6]。

4.5地下車庫的安全管理

小區(qū)地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目的，就是為了能夠更方便合理的管理地上建筑臨時(shí)停車和地下車庫停車，主要通過智能化的汽車庫管理系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)車出入口這兩方面結(jié)合體現(xiàn)：比如為了提高機(jī)動(dòng)車出入口的通行效率，可以采取遠(yuǎn)距離讀卡的方式對(duì)進(jìn)出小區(qū)的車輛實(shí)行管理，可以實(shí)現(xiàn)不停車就能進(jìn)出小區(qū)車庫。為了快捷、高效地引導(dǎo)汽車入庫就位，可以在小區(qū)地下車庫入口處、車庫坡道以及車庫內(nèi)部設(shè)置一些電子引導(dǎo)器，另外可以安置一些帶有視頻功能的安防監(jiān)控系統(tǒng)來對(duì)小區(qū)車庫進(jìn)行監(jiān)視和管理，再對(duì)這些電子終端統(tǒng)一配備專門的人員進(jìn)行看管和維護(hù)；還可以在車庫中設(shè)置隨時(shí)能顯示有無停車位置的智能化車位系統(tǒng)，并且在入口處顯示車主的車位號(hào)碼。同時(shí)，在行車道上方或兩側(cè)設(shè)置指示牌，將不同車主的車位號(hào)碼與停車區(qū)域進(jìn)行劃分和引導(dǎo)，從而將車主引導(dǎo)至指定的停車位[6]。

5　結(jié)語

本文綜述了地下小區(qū)車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并以某小區(qū)地下車庫為例進(jìn)行了具體分析，對(duì)小區(qū)車庫設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題做了詳細(xì)敘述，也闡述了地下車庫的重要性。車庫不僅要提高小區(qū)的停車率，還要方便居民使用，融合經(jīng)濟(jì)性、合理性、適用性和安全性為一體，希望對(duì)類似工程提供參考與借鑒。

［1］GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］李國勝.多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與合理構(gòu)造［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］GB50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［4］童林旭.地下車庫建筑設(shè)計(jì)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［5］劉從儒.地下停車場庫［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［6］張昌權(quán).地下車庫的規(guī)劃與設(shè)計(jì)［J］.地下空間，1999（03）：12-13.

TU248.3

A

1673-1093（2015）10-0077-04

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.10.017

耿瑞彬（1981），男，山東沂源人，碩士，建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)。

2015-05-25；

2015-06-07