【摘 要】 隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，重視建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中具有重要的意義。本文主要介紹地下停車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】 建筑；工程；地下室；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；

引言

隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下結(jié)構(gòu)在能源、交通、通訊、城市建設(shè)和國(guó)防工程等方面得到廣泛的應(yīng)用。幾十年來(lái)，我國(guó)除了修建城市中的地鐵以外，還在全國(guó)近200座城市中修建了面積達(dá)1000多萬(wàn)m2的人防和其它地下工程，并加以開發(fā)和利用。為人們提供了在地面上難以容納的各種服務(wù)，如停車場(chǎng)、過(guò)街人行地道、各種地下貯庫(kù)、地下商場(chǎng)等。這些地下工程對(duì)提高城市綜合抗災(zāi)能力和緩解城市諸多矛盾方面起到積極作用。

一、工程概況

某工程為地下停車庫(kù)，該工程采用平板式筏板基礎(chǔ)形式，樁型為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁，樁端持力層為全風(fēng)化巖。建筑抗震設(shè)計(jì)類別為丙類，工程所處地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g?？蚣芎图袅Φ目拐鸬燃?jí)均為二級(jí)，其中框支柱、框支梁為一級(jí)。裙樓結(jié)構(gòu)部分的抗震等級(jí)與主體結(jié)構(gòu)相同，仍為二級(jí)。地下室在平時(shí)主要作為停車庫(kù)，戰(zhàn)時(shí)則作為人防工程，人防等級(jí)設(shè)計(jì)為六級(jí)。

二、結(jié)構(gòu)方案

地下車庫(kù)從使用功能上可以分為與人防結(jié)合和不與人防結(jié)合的類型。

2.1 地下車庫(kù)頂板結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計(jì)方案：

2.1.1 井字梁結(jié)構(gòu)：此類結(jié)構(gòu)要求柱網(wǎng)的兩個(gè)方向的比值不大于2，由于井字梁可以協(xié)同工作，所以此方案較為經(jīng)濟(jì)。

2.1.2 主次梁結(jié)構(gòu)：此類結(jié)構(gòu)對(duì)柱距有限制，當(dāng)柱距過(guò)大時(shí)，主次梁結(jié)構(gòu)梁高則會(huì)過(guò)大，占用較多地下車庫(kù)的凈高，并不合理。

2.1.3 現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)：此類結(jié)構(gòu)技術(shù)在我所接觸的設(shè)計(jì)中實(shí)例很少，對(duì)此技術(shù)不是特別了解和熟悉。

現(xiàn)有地下車庫(kù)柱距一般都在6米至10米范圍內(nèi)，大多數(shù)地下車庫(kù)頂板均采用井字梁結(jié)構(gòu)。

2.2 地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)的外圍墻體一般情況下采用鋼筋混凝土擋土墻，下部為條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

2.3 當(dāng)?shù)叵萝噹?kù)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)持力層地質(zhì)情況較為良好且無(wú)地下水時(shí)地下車庫(kù)柱基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)+防水底板的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)有地下水或者基礎(chǔ)持力層地質(zhì)情況不穩(wěn)定時(shí)則需采用筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。

三、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 地下室頂板設(shè)計(jì)

3.1.1 主樓室內(nèi)部分地下室頂板設(shè)計(jì)。工程由于主樓室內(nèi)部分的地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，根據(jù)施工單位要求適宜考慮施工階段的承載力驗(yàn)算，因此考慮施工荷載后樓板荷載取為10kN/m2；對(duì)于地下室頂板的活荷載，筆者認(rèn)為根據(jù)極限狀態(tài)下的基本組合，活荷載取值為5kN/m2已滿足要求。

3.1.2 露天頂板設(shè)計(jì)。對(duì)于出現(xiàn)純地下室車庫(kù)或者高層建筑地下室上部局部無(wú)建筑物時(shí)，則地下室頂板應(yīng)按露天頂板進(jìn)行設(shè)計(jì)，而本工程由于出現(xiàn)部分純地下室車庫(kù)，因此地下室頂板按照露天頂板設(shè)計(jì)，取露天荷載為10kN/m2。

3.1.3 人防地下室的荷載取值。工程的地下室一層為人防地下室，所以對(duì)于本工程中的露天頂板要考慮到爆動(dòng)荷載影響，但鑒于人防地下室頂板的爆動(dòng)等效荷載要比消防車作用的板面等效荷載較大，因此人防地下室頂板的荷載按照六級(jí)人防頂板的等效荷載考慮，取為60kN/m2，但在設(shè)計(jì)中不同時(shí)考慮這兩種荷載的組合，僅需按人防爆動(dòng)等效荷載進(jìn)行地下室頂板計(jì)算。

3.2 地下室側(cè)壁設(shè)計(jì)

3.2.1 進(jìn)行地下室側(cè)壁設(shè)計(jì)時(shí)，側(cè)壁主要考慮的荷載有：結(jié)構(gòu)自重、地面堆載及活載、防核爆等效靜荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力等，由于側(cè)壁受有多種荷載共同作用，受力較為復(fù)雜。

本工程地面活荷載取為q=10kN/m2，則折算土的厚度應(yīng)為h=10/18=0.56m，等代土壓力采用公式σ0=γ1h1ka計(jì)算。側(cè)向土壓力對(duì)于地下水位以上的土壓力采用公式σs1=γh2ka，對(duì)于地下水位以下的土壓力則采用公式σs2=γh3ka計(jì)算。

本地下室工程的側(cè)壁采用以上所介紹的公式以及簡(jiǎn)化計(jì)算，經(jīng)計(jì)算地下室一層的側(cè)壁板厚取為300mm，地下室二層的側(cè)壁板厚取為400mm。

3.2.2 本地下室側(cè)壁的構(gòu)造要求是，在與土壤的接觸的側(cè)壁混凝土保護(hù)層取為20mm，地下室內(nèi)部的混凝土則取為15mm。把地下室側(cè)壁的水平鋼筋配置在外側(cè)，而豎向鋼筋配置在側(cè)壁內(nèi)側(cè)。為了有效控制本地下室的側(cè)壁混凝土開裂，混凝土強(qiáng)度等級(jí)并不宜取得高，以減小混凝土的收縮應(yīng)力，本工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)取為C30，同時(shí)在混凝土中摻入抗裂膨脹劑。對(duì)于超長(zhǎng)地下室來(lái)說(shuō)，應(yīng)設(shè)置后澆帶來(lái)防止混凝土開裂。

3.3 地下室底板設(shè)計(jì)

3.3.1 地下室底板的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)做到傳力明確而且經(jīng)濟(jì)合理，一般適宜采用梁板式結(jié)構(gòu)，這樣有助于把地下室底板設(shè)計(jì)為雙向板，有利于荷載均勻傳遞到周圍的基礎(chǔ)梁上。為了滿足底板的抗?jié)B要求，底板厚度取值不少于300mm。

3.3.2 地下室抗浮驗(yàn)算與設(shè)計(jì)。地下室應(yīng)驗(yàn)算地下水壓是否超出地下室部分的恒載，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)取恒載分項(xiàng)系數(shù)為0.9，水的分項(xiàng)系數(shù)為1.0。若驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)恒載不能滿足地下室的抗浮要求，則應(yīng)通過(guò)設(shè)置抗撥樁來(lái)抵抗地下水的浮力。這時(shí)可在基礎(chǔ)梁跨中設(shè)置抗拔樁，按水浮力配置鋼筋時(shí)，抗拔樁可作為來(lái)支座考慮。

四、內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力計(jì)算中需要注意的問(wèn)題

4.1 PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件參數(shù)的選取。

用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在PKPM參數(shù)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題有：

（1）非人防地下車庫(kù)的抗震等級(jí)一般為二級(jí)；（2）地下車庫(kù)計(jì)算不考慮風(fēng)荷載作用力；（3）中梁的剛度放大系數(shù)一般在1.5至2.0之間；（4）一般計(jì)算時(shí)只考慮雙向地震作用而不考慮偶然偏心；（5）在計(jì)算結(jié)構(gòu)位移時(shí)需將所有樓板假定為剛性樓板，其余計(jì)算均不考慮為剛性樓板。

4.2 擋土墻的計(jì)算

地下車庫(kù)的外墻應(yīng)按擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。擋土墻的內(nèi)力與側(cè)向土壓力、水壓力、垂直荷載以及邊界條件有關(guān)。當(dāng)垂直荷載較大時(shí)，垂直荷載作用引起的擋土墻內(nèi)力將占很大比重，垂直荷載不可忽略，不能只考慮水平荷載，這時(shí)如要取得較精確的內(nèi)力，應(yīng)取封閉剛架結(jié)構(gòu)模型來(lái)分析。當(dāng)垂直荷載較小時(shí)，可以根據(jù)邊界條件作簡(jiǎn)化計(jì)算，支承條件應(yīng)按相對(duì)剛度比而定。擋土墻與頂板連接處，可根據(jù)頂板與擋土墻的相對(duì)剛度確定支承形式，一般情況下頂板剛度較小，可視為鉸接，底板基礎(chǔ)剛度較大，可視為固定端。豎向荷載（軸力）很小的外墻扶壁柱，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強(qiáng)。外墻的水平分布筋要根據(jù)扶壁柱截面尺寸大小，可適當(dāng)另配外側(cè)附加短水平負(fù)筋予以加強(qiáng)，外墻轉(zhuǎn)角處也同此予以適當(dāng)加強(qiáng)。

4.3 裂縫及控制設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者必須認(rèn)真對(duì)待由于超長(zhǎng)給結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響，當(dāng)增大結(jié)構(gòu)伸縮縫間距或者是不設(shè)置伸縮縫時(shí)，必須采取切實(shí)可行的措施，防止結(jié)構(gòu)開裂。對(duì)于純地下車庫(kù)，上有回填土，結(jié)構(gòu)受大氣溫差變化的影響較小，當(dāng)前的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是盡量不設(shè)縫，以利于解決地下室在變形縫位置的滲漏問(wèn)題。

此時(shí)，需設(shè)置后澆帶。后澆帶應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)受力較小處，一般在梁、板跨度內(nèi)的三分之一處，結(jié)構(gòu)彎矩和剪力均較小，后澆帶間距一般為30米到40米。但是必須指出的是，后澆帶只能解決施工期間的混凝土自收縮，它不能解決由于溫度變化引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，更不能替代伸縮縫。有一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者將后澆帶和伸縮縫等同起來(lái)的看法是錯(cuò)誤的，因?yàn)閮烧叩淖饔貌⒉幌嗤?/p>

結(jié)束語(yǔ)

由于地下室的特殊位置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是較復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題，還有許多細(xì)節(jié)有待研究和完善，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不能忽視的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足功能要求、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足地下室結(jié)構(gòu)抗?jié)B這一特殊要求，以保證其正常使用。因此無(wú)論是從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)的角度講都需要我們更深入地研究地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)水平，才能獲得經(jīng)濟(jì)、合理、安全的設(shè)計(jì)成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 （GB50009-2012）

[2] 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50010-2011）

[3]《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）

[4]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）

[5]王鐵夢(mèng).《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010