高层住宅小区地下车库结构设计论述

郭文强

摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视高层住宅小区地下车库设计，高层住宅小区地下车库结构设计对于地下车库的社会效益和经济效益有重要的作用。本文主要介绍高层住宅小区地下车库结构设计的有关内容。

关键词：高层住宅地下车库结构设计

中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来，在大中城市的住宅小区设计中，根据有关规划的要求，车库经常是必备的项目，而为满足园林绿化的需要，车库经常设计成地下车库，车库顶板上往往回填2～3米覆土，车库的结构型式为框架结构，柱网一般为8×8m左右，顶板采用无梁楼盖，基础底板一般采用筏板基础（有梁或无梁），也有采用独立基础加防水板的做法，这需要根据工程的实际情况通过进行经济性比较后加以确定。

一、结构选型

目前在大中型城市的住宅区和一些公共建筑中，设有与高层主楼地下室不设永久缝连接在一起的地下车库，有的上部有低层裙房，有的顶部为绿化覆土层，形成地下长、宽达数百米的不设永久缝的大面积地下车库。地下汽车库结构常见楼盖为梁板式，层高3.7～3.9m；采用无梁楼板平托板柱帽时，层高可降低到3.3m、3.4m。基础采用梁板式筏基或平板式筏基，有的工程为了有效地解决主楼与地下车库基础之间的差异沉降而采用独立柱基抗水板。北京清华科技园地下车库长98.5m，宽82.3m，共4层，柱距8.1m×8.1m，地下负3,4层为六级人防兼车库，地下负2层为车库，地下负1层除车库外为办公和机房，层高均为3.4m。无地上房屋的地下负1层顶和地下负2～4层顶采用无梁楼板平托板柱帽。由于车库不与主楼相连，无需考虑与主楼间基础的差异沉降，采用了平板式筏基，板厚1.3m,柱下设柱帽。根据《建筑结构荷载规范》表5.1.1第8项，板跨8.1ｍ×8.1ｍ时消防车活荷载标准值应取为20KN／ｍ2（消防车按满载重量300KN考虑）。按表4.1.1注3：“当不符合本表的要求时，应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载”。考虑到地下室顶板上覆土层较厚（1.2ｍ），可利用覆土层对消防车轮压的扩散作用，对消防车活荷载进行适当折减，按折减后的活荷载进行结构计算，从而达到减小构件高度及配筋量，降低工程造价的目的。

二、结构计算单元

这种建筑通常地上住宅为高层钢筋混凝土异形柱或剪力墙结构，是各自独立的结构单元。地下为连片的车库(有的工程有人防，有的工程无人防)。如果计算机的容量容许，地下室与上部结构整体分析是首选。但是当地下室的建筑面积较大并且上部有多栋住宅时，由于主楼在设计中经常要修改平面、调整结构布置，整体计算就显得麻烦不方便。因为这种建筑不属于大底盘多塔楼的结构形式，当地下室的面积较大，地上建筑较多时，可以拆开来计算。但拆开计算主楼时，不宜从主楼边“切开”，而宜取上部结构的底面积带 1 跨至 2 跨的地下室共同计算。然后纯地下室部分再单独计算一次，设计时以两次计算的结果进行包络设计。也可以“切”至地上两栋建筑之间再多1～2跨(使地下室部分有重叠)各自分别计算。这样地下室可以不用单独计算。采用哪种方法宜根据建筑平面形式来确定，目的是方便、快捷，并满足规范要求。

三、嵌固端的选取

《抗震规范》6.1.14 条规定了地下室顶板作为上部结构嵌固端的多项要求，其中要求地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 2 倍。对于这种建筑，由于地下室面积较大，地下室又相对较为空旷，即便是有人防设置时也不是每栋建筑都能满足地下室顶板作为上部结构嵌固端楼层侧向刚度要求。值得特别注意的是，在计算地下室侧向刚度时，不应把离主楼较远的地下室外墙的刚度全包括在内。而应取上部建筑外围轮廓向外扩 1～2 跨内，地下室结构部分的楼层侧向刚度与相邻上部建筑楼层侧向刚度的比值。满足《抗震规范》6.1.14 的要求，可以把嵌固端设于地下室顶板，否则应将嵌固端下延至地下室底。

四、地基承载力的修正

这种建筑采用天然地基，主楼为筏板基础，地下室为独立基础加防水板时，在主楼和地下室车库相连接部位，主楼的地基承载力深度修正不能简单地从室外地面修正。也不应该仅从地下室室内地面修正。而应按北京市建筑设计研究院编制的《建筑结构专业技术措施》介绍的方法进行深度修正。即将地下车库基础底面以上的总荷载折合成土重，再以此土重换算成若干深度的土，并以此深度进行修正。当主楼仅一、二边为地下车库，其他两边为天然地面时，可按加权平均的方法进行深度修正。

五、地下车库超长的处理

这种建筑由于地下室的防水问题通常不设永久性伸缩缝，而连片的地下车库超长的现象非常普遍，有的可达 200m 甚至更长。解决这个问题的方法必须是在合理的结构布置及充分的分析、计算温度应力的基础上，再辅以结构设计上相应的构造措施。适当增加地下室顶板分布钢筋的配筋率；：高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求，其竖向和水平贯通分布钢筋的配筋率不宜小于0.3%、间距不宜大于150mm。，底板、侧墙、顶板混凝土强度宜取 C30 或 C35，抗渗等级P8。要求加强施工过程控制，采用低水化热的水泥品种，控制配合比，做好混凝土浇筑、养护工作。这种建筑的另一个特点是主楼和地下室在高度和荷载上相差较大，由此产生的不均匀沉降，除了在基础设计中选择不均匀沉降小的基础形式外，在主楼和地下车库之间设置后浇带也是一种调整和减少不均匀沉降的有效方法。同时在纯地下车库部位配合设置温度后浇带或膨胀加强带以解决地下车库超长问题。设置的原则是：后浇带、膨胀加强带间隔设置，间距 30～40m 一道，并要求后浇带、膨胀加强带采用比周边混凝土强度等级高一级的补偿收缩混凝土浇筑并限制其膨胀率和收缩率满足相关规范的要求。温度后浇带是在两侧混凝土浇筑 2 个月后浇筑，沉降后浇带是在主体结构封顶后浇筑。这样才能有效地控制和减少混凝土裂缝的产生，来实现超长地下室结构不设永久性伸缩缝。

六、防水板的设计

地下室通常采用独立基础或桩基础，在地下室防水板设计中，当地下水位较高，在计算防水板的配筋时，均可以把独立基础或桩基础承台的平面尺寸和高度视为无梁板的柱帽考虑。此时独立基础或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承台底钢筋截面面积与防水板向上荷载柱上板带支座所需钢筋截面面积之和。防水板下部钢筋锚入独立基础或承台内。应该注意的是：当水浮力较大时，独立基础或承台与防水板相交变截面处的配筋，应采用无梁板柱上板带在该处的弯矩和防水板的厚度确定其配筋，当防水板的钢筋不满足时应另设附加短筋。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，如不满足应加大承台尺寸。

七、地下室钢筋混凝土内、外墙的基础设计

（1）钢筋混凝土内墙

这种建筑当有人防设置时，在防护单元之间设有钢筋混凝土内墙，地下室顶板荷载直接传到墙上，那么这些钢筋混凝土内墙的基础通过计算防水板的厚度、配筋满足要求时可以不单独设置基础直接落在防水板上。当防水板的厚度、配筋不满足要求时应通过计算设置钢筋混凝土条基或防水板局部加厚，如采用桩基础应在其墙下或口部的角部、交叉点位设桩。

（2）钢筋混凝土外墙

这种建筑地下室外墙在柱列上通常设有钢筋混凝土壁柱，柱下设置钢筋混凝土独立基础或桩基础承台。由于柱距比较大，在两个壁柱之间的地下室外墙的基础做法各有不同。地下室外墙兼做挡土墙，根据其计算模型，上端为铰接，下端为固接。因此地下室外墙的底端嵌固部位对地下室外墙的受力起到非常重要的作用。仅用防水板(h=250mm)做墙的基础是不够的，应设有钢筋混凝土条基或墙下设承台梁布桩。或经过计算使压在防水板挑出部分的土重产生的弯矩大于墙体配筋底端弯矩，真正起到嵌固端的作用。较好的做法是在钢筋混凝土外墙下通长设置钢筋混凝土条形基础或条形桩基础。

八、主楼剪力墙与地下室内、外墙重合时的配筋处理

这种建筑当上部主体为剪力墙结构时，其厚度一般情况取为 200mm 均小于地下室外墙和内墙的厚度。在设计地下室内、外墙配筋单独给墙体配筋剖面图。但是与上部结构的竖向构件重合时，在地下室高度范围内这部分的插筋同上部结构配筋相同插入基础，造成多层钢筋同时存在的重叠现象。此时应经过优化采用包络方法取各种不利的配筋，剔除重复钢筋或单独给出节点，使上下重叠部分的墙体配筋清晰，既节省钢筋，又便于施工。

结束语

本文对于住宅小区地下停车库的结构设计做了简要的分析，希望对于结构设计人员有所借鉴。对于地下车库设计中的各种问题，设计师需要发挥自己的聪明才智，创作出结构安全、经济合理、方便使用的住宅小区地下停车库。

参考文献

[1] 董智年 鲁大伟，住宅小区的地下车库设计[J]四川建材，2011.

[2] 张绍球，地下车库设计中的若干问题探讨[J]住宅产业，2007.