地下车库结构设计研究

2021-04-12陈旭

建材与装饰 2021年10期

陈旭

（中铁上海设计院集团有限公司天津分院，天津 300073）

0 引言

现阶段我国大力开发土地，虽然促进了房地产行业的发展，但土地市场逐渐趋近饱和状态。开放商也逐渐控制工程造价成本，保障建筑结构设计最优化。在新经济发展模式下，建设工程需要合理安排各施工阶段工作，在节约型、环保型建设理念下，选择最优设计方案。下面结合地下车库相关设计进行探讨。

1 地下车库结构设计与计算

1.1 柱网、梁板的合理设计

地下车库通常会采用双向密肋及预应力双向密肋楼盖、主次梁楼盖等结构型式。以山西某工程项目为例，具体在设计时需要注意几个层面：短板边跨度大于等于3.60m，梁跨度大于等于4.0m 时，悬挑长度大于1.5m 的悬梁施工规范要求起拱，需要注意双向板的钢筋放置、现浇板孔洞大小以及板内埋设管线等问题，需要在施工的准备阶段，就确立好各施工环节的数据参数，保障施工操作的准确性。因为此项目工程建设为长矩形结构，在布置长形柱网时可根据工程实际情况采用适合的楼盖形式，如：无粘结预应力无梁楼盖为7.2～10.5m 等形式。双向密肋的实心板能承担大部分荷载并直接将荷载传给柱子，可以加强梁的刚度，增加空间高度并减小板厚[1]。

1.2 挡土墙的设计与计算

对于外墙设计需要以挡土墙为基础，综合工程施工要素和土地利用原理，合理、科学设计。挡土墙设计能够减少土地资源浪费，对建筑物与生态环境以及特殊地段设计具有保护作用。垂直荷载的变化会对挡土墙内力有很大影响，重垂直荷载也同样不能忽略。如果垂直荷载过大，因其荷载作用会引起挡土墙内力占据很大比重；如果垂直荷载较小，可以依照边界条件进行简化计算，但支撑条件需要按照刚度比来确定。如果外墙扶壁柱的面积较大，又或者是与混凝土内隔墙的外墙板块尺寸较大，就可以按照双向板计算[2]。

2 基础的选型及设计

2.1 车库基础设计

设计人员在对防水板进行构想设计时，需要考虑基础埋置深度的取值，埋置深度范围内的土体重力在滑动面上形成摩阻力，能提高地基的承载能力。如果设置钢筋混凝土为防水底板，底板会与基础相连，具有一定刚度，当地面土体发生滑移，底板对土的侧向滑移，能够对土地加以控制，增强土体结构的稳定性，也是土体的自重作用，其大小与防水底板的厚度、刚度、配筋情况、基础之间的净距离等因素相关。基于此，在我国很多建筑设计中会基于安全性考虑，采用防水底板制约土体滑移。

2.2 基础计算方法

防水板的基础内力计算方式采用的是简化方法，针对防水板而言，尤其需要考量到水浮力的作用压力。如果地下水位低于基础底面，地基反力会在独立柱基范围之内；当地下水位高于基础底面，防水板和基础均受水浮力作用。因此，不管地下水存在是基于什么样的情况，独立基础与防水板都是共同发挥作用的整体。从这个层面看，运用简化方法来计算独立基础和防水板基础具有一定的制约性，会因为误差而有所影响，产生的误差值大小取决于独立柱基的计算弯矩与独立柱基加防水板实际弯矩的“等效”程度。

3 裂缝与控制设计

地下车库多为超长结构，容易造成混凝土结构开裂的问题。因此，设计者需要立足于建设整体综合考量，结合超长结构建筑对施工带来的不利因素，结合工程实际情况，确立可行性实施方案。如果增大结构伸缩缝间距或者是不设置伸缩缝时，施工人员需要采取相应的措施，以防结构开裂程度扩大。同时，对于地下车库结构开裂，也会造成裂缝位置出现渗漏问题。所以，为了减少工程结构开裂影响，目前针对这个问题所采取的设计方法是尽可能不设缝，以此解决地下车库出现变形、渗漏等问题，具体建筑结构施工所采取的防开裂措施如下：

3.1 采取补偿收缩混凝土

补偿收缩混凝土需要借助具有膨胀成分的水泥，按照一定的科学配比，通过与自身或者其他水泥成分发生反应，其中像膨胀剂就是依靠本身的化学反应或与水泥其他成分反应，与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石一水化硫铝酸钙。需要注意的是，补偿收缩混凝土与普通混凝土有一定的区别：①通过既定条件的控制和约束作用，膨胀混凝土会建立相应的预应力，能够改变混凝土内部应力状态，增强建筑结构的稳固性，减少混凝土表面开裂问题，提高抗裂性；②在水泥硬化过程中，膨胀结晶体起到填充、切断毛细孔缝作用，进而改善混凝土的孔结构，提高其抗渗透性。与此同时，需要做好补偿收缩混凝土的养护工作，尤其是面对复杂的、施工面积较大的工程，需要严格把控温度变化，需要保持混凝土内部温度与外部温度的平衡性，减缓混凝土温度降低的速度，实现养护的实际作用。养护过程需要细致，综合各个阶段，全面做好养护举措，如果出现养护不到位的情况，就会造成不畅，收缩混凝土失去原本的效能，和普通混凝土无异，并且也会产生裂缝[3]。

3.2 设置后浇带

后浇带在建筑施工中的作用十分重要，如果出现钢筋混凝土结构出现下沉或者收缩不均匀等相关问题，会产生裂痕，而后浇带的作用就是可以及时应对这种问题，将施工风险以及工程质量问题最小化。后浇带是在早期混凝土施工中释放约束力的一种施工技术，具体施工结构图如图1 所示。为此，施工人员需要全面掌握施工图纸各环节的施工要点和工程建设的实际情况，严格根据工程建设标准进行施工操作，在基础底板、墙、梁相应位置留设混凝土后浇带。后浇带浇筑的位置也有明确的要求，需要从建筑结构中找到受力较小的点。对于后浇带的浇筑需要考虑气温因素，气温的高低变化会直接影响后浇带浇筑的效果，通常会选择在气温较低的时候进行浇筑，可以利用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，使其强度增加，减少出现新浇筑的混凝土与原混凝土衔接处出现裂缝。新浇混凝土在硬结过程中会收缩，而已建成的结构受热要膨胀，受冷则收缩。如果受到温度影响使其变形，在结构内部就会产生温度应力，根据变形程度大小在构件中也会出现不同程度的裂缝。

图1 后浇带

4 基坑支护施工

4.1 做好施工前的基础准备

在地下车库结构设计与施工中，基坑支护也是必要的工程，需要施工人员做好基坑施工的准备工作。首先，需要做好施工现场的清扫工作，与施工无关的杂物清除干净，保持施工现场的平整度，按照相关基坑开挖施工方案及施工段的划分，绘制施工总平面布置图，根据工程人员对施工现场的实际勘察结果，确定开挖机械、路线，基底标高、边坡坡度及土方堆放地点；其次，按照基坑开挖工期开始提前降水，并且工程建设单位需要安排合适的人员在开挖环节做好监督工作，配合开挖工作，24h 值守。在降水期间进行基坑水位的监测，保障水位降至基底标高500mm 以下，确保开挖期间降水不间断；最后，完善好相关建设材料、做好质量检测，试运转机械设备，保障机械运转正常再进行施工，同时，技术人员要确定基坑放坡尺寸及深度，做好基坑开挖底口、上口尺寸的放样。在土方开挖前将坐标、标高控制点引测进施工场地，并建立高程、坐标场区控制网。

4.2 做好施工前安全培训

由于建筑行业施工的特殊性，需要施工单位对作业工种做好培训与安全教育，对施工人员进行技术考核。施工前土方组长向所有参加施工的人员进行有针对性的安全技术交底，确保每一位施工人员能熟练操作关键技术，能够明确施工顺序，并且具备良好的安全防范意识，对施工中所运用的各种技术与机械设备相关参数与功能使用都有一定的了解。与此同时，需要落实好安全监管措施，提高安全管理水平。施工单位需要安排专门的监管人员，从施工人员意识、施工设备、施工环境等方面进行全面审查，并且针对施工现场危险源地方，做好安全标识以及相应的防范措施。