王成虎

(湖南省株洲市規(guī)劃設計院，湖南株洲 412000)

1 工程概況

株洲市黃山路地下車庫位于黃山路與濱江南路交匯處，在湘江西側(cè)，中心醫(yī)院的北側(cè)，其上部的黃山路是株洲市的城市主干道?？傆玫孛娣e為6 300 m2，總建筑面積為6 252 m2。該地下車庫為公共車庫，主要服務對象是濱江南路沿江風光帶、酒吧一條街、中心醫(yī)院、科藝花園的汽車停放，該項目的建成能大大減少沿線的停車壓力，為株洲市創(chuàng)建合理的交通系統(tǒng)，更好地改善沿江風光帶停車難的問題，更好的服務大眾。地下車庫標準柱網(wǎng)8.0 m，層高3.9 m，頂板覆土1.5 m。

2 樓蓋結(jié)構(gòu)選型

目前常用的地下車庫樓蓋結(jié)構(gòu)形式有梁板式和無梁樓蓋兩種形式，樓蓋形式的選取與建筑凈高要求、上部載荷、設備管線、地下水位、土方與支擋、綜合造價等因素有關(guān)。根據(jù)多個項目的工程實踐經(jīng)驗，該項目采用無梁樓蓋比較合適，是基于如下幾個方面考慮的:

1)無梁樓蓋可以減少層高提高凈高，減少地下車庫埋置深度，節(jié)省土方開挖及抗浮成本。2)車庫上部為城市主干道，考慮城—A級車輛荷載，等效均布活荷載較大，能充分發(fā)揮無梁樓蓋承載潛力。3)設備管線從柱帽托板之間區(qū)域穿過，有利于提高凈空。最終綜合以上各種因素選用了無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式?？⒐r候結(jié)構(gòu)內(nèi)景如圖1所示。

圖1 地下車庫內(nèi)景（竣工）

3 主要荷載(作用)取值

汽車荷載:地下車庫汽車荷載按城—A級考慮，采用車輛荷載計算，為方便計算，結(jié)構(gòu)設計以雙輪組單軸載100 kN為標準軸載。車輪的橫向中距1.8 m，兩車最小間距1.3 m，車輪著地0.6 m×0.25 m(寬度×長度)，頂板覆土1.5 m，車輪按其著地面積的邊緣向下作30°角分布。當幾個車輪壓力擴散線相重疊時，擴散面積以最外邊的擴散線為準，如圖2所示。

本項目同時考慮6輛車共同作用，橫向分布寬度a=a1+2Htg30°=19.63 m，縱向分布寬度 b=b1+2Htg30°=1.98 m，汽車的垂直壓力

溫度作用:地下車庫長度146 m為超長結(jié)構(gòu)，為控制超長混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形，地下車庫設置三道施工后澆帶(見圖3)，后澆帶帶寬800 mm，滯后45 d以上采用比相應結(jié)構(gòu)構(gòu)件高一級的微膨脹混凝土(UEA膨脹劑)澆筑。施工階段后澆帶兩側(cè)構(gòu)件妥善支撐，確保構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性。后澆帶之間按間距小于20 m設置2 000 mm寬補償收縮混凝土膨脹帶。除設置后澆帶外，擬采取以下措施來減小混凝土收縮和溫度應力的不利影響:1)混凝土強度等級不宜過高，選用C35。2)采用低水化熱水泥和級配良好的碎石骨料配置混凝土。3)采用高效減水劑，降低水泥用量，嚴格控制水灰比。4)合理的施工組織、澆筑混凝土低溫入模、加強混凝土養(yǎng)護、后期濕度覆蓋保養(yǎng)等。

圖2 汽車橫向布置

圖3 后澆帶示意圖

圖4 平托板式柱帽（現(xiàn)場）

圖5 平托板式柱帽示意圖

4 托板柱帽形成柱頂剛域及柱上板帶優(yōu)化配筋

地下車庫無梁樓蓋柱網(wǎng)8.1 m ×6.5 m(8.1 m ×5.5 m)，柱截面0.6 m×0.6 m，頂板采用實心無梁樓蓋板厚500 mm。為了使柱與板的連接更為牢固，保證板在柱支承處有足夠的抗沖切能力，合理分布彎矩，采用平托板柱帽(如圖4，圖5所示)，邊墻設置半托板柱帽。托板寬度2.6 m，可有效地減少沖切面b的沖切力，以滿足抗沖切承載力。托板厚度400 mm，有效地增加柱上板帶支座負彎矩配筋時的截面計算高度h0。無梁樓蓋計算采用PKPM系列SLABCAD樓板有限元分析軟件，將無梁樓蓋分為柱上板帶和跨中板帶，在板帶上設置若干剖面，進行有限元分析，對各剖面應力積分求得剖面內(nèi)力，然后計算彎矩配筋。

工程實踐中發(fā)現(xiàn)不同設計院柱上板帶配筋差異很大，SLABCAD板帶交互設計及驗算中提供了柱子邊緣及柱帽邊緣配筋數(shù)值。如圖6，圖7所示典型柱上板帶內(nèi)力包絡及配筋結(jié)果。柱子邊緣配筋取柱邊彎矩，計算高度取托板厚度與無梁板厚之和;柱帽邊緣配筋取柱帽邊彎矩，計算高度取無梁板厚。很多設計院保守起見取前者配筋數(shù)值出圖，造成一定的浪費。

圖6 柱上板帶內(nèi)力包絡及配筋（柱子邊緣）

圖7 柱上板帶內(nèi)力包絡及配筋（柱帽邊緣）

托板柱帽形成柱頂寬支座，支座反力近似按三角形分布，在柱帽有效寬度邊緣處反力最大，柱中心處為0，可有效地減少計算跨度。柱與托板連接位置會形成一定區(qū)域的剛域，支座負彎矩應取剛域邊緣處的彎矩值。如圖8所示為柱上板帶剛域邊緣處內(nèi)力包絡及配筋結(jié)果比柱子邊緣內(nèi)力及配筋減少12%，可按剛域邊緣數(shù)值結(jié)果出圖，如采用托板和斜柱帽的組合經(jīng)濟效益更加顯著。

5 抗浮設計及獨立柱基防水板

根據(jù)阿基米德原理，地下水壓力會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生浮拖作用，現(xiàn)行規(guī)范對抗浮穩(wěn)定性驗算提出要求?？垢≡O計是保證抗浮穩(wěn)定性的重要手段，一般可采用兩種途徑:1)主動抗浮措施(通過控制地下水，排水減壓或截流來保證抗浮穩(wěn)定)應用較少;2)被動抗浮措施(通過提高抗力達到抗浮穩(wěn)定)行業(yè)中廣泛應用，常用的抗浮措施有抗浮錨桿、抗拔樁或壓重等方法。

圖8 柱上板帶內(nèi)力包絡及配筋（剛域邊緣）

根據(jù)巖土勘察報告內(nèi)容，地下室抗浮設計水位標高為44.58 m，設計抗浮水頭為6.55 m，抗浮水位較高。為了解決基礎抗浮問題，本項目采用壓重抗浮措施分別在地下室頂板覆土1.5 m，地下室底板上回填1.0 m厚，重度為20 kN/m3的爐渣水泥分層壓實。如圖9所示，底板壓重增加了基礎埋深，浮力也會隨之增加，適用于浮力不大的情況?？垢》€(wěn)定驗算滿足Gk/Nwk≥1.05(Gk為建筑物自重及壓重之和;Nwk為浮力作用值)。

圖9 抗水板壓重抗浮

根據(jù)巖土勘察報告內(nèi)容，場地自上而下分為雜填土、耕植土、粉質(zhì)粘土、粗砂、中風化礫巖五層。①雜填土，層厚1 m～5.2 m，主要由粉質(zhì)粘土組成，含磚塊、混凝土塊等建筑垃圾。②耕植土，厚度0.5 m～2.7 m，平均1.17 m。主要成分為粉質(zhì)粘土含少量有機質(zhì)成分。③粉質(zhì)粘土，可塑～硬塑，普遍分布，層厚3.9 m～8.0 m。④粗砂，黃褐色，灰色為主，松散～稍密，飽和，該層厚度較大。⑤中風化礫巖，礫狀結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖石節(jié)理，裂隙發(fā)育，巖芯完整，屬較硬巖?；A采用天然淺基礎，以粉質(zhì)粘土為基礎持力層即可滿足要求。

最終選用獨立柱基防水板基礎傳力明確且工程費用低，此種結(jié)構(gòu)類型獨立基礎承擔全部豎向荷載，防水板僅起抗水作用無筏板傳力的性質(zhì)。為了使防水板不承受地基反力，在防水板底部鋪設聚苯板(如圖9所示)，聚苯板有一定的壓縮能力其厚度經(jīng)過防水板變形計算確定。防水板的傳力模式隨著抗浮水頭的位置變化而不同。向下荷載包含板自重、上部建筑地面做法重量及活荷載，向上荷載按水浮力減去防水板自重及上部建筑做法重量。獨立基礎為防水板提供四角點邊界條件，通過PKPM JCCAD防水板抗浮計算模塊計算。

6 結(jié)語

無梁樓蓋作為一種比較經(jīng)濟的樓蓋形式被業(yè)內(nèi)廣泛使用，株洲市黃山路地下車庫為城市主干道下地下建筑，有一定的特殊性。文中對汽車荷載的取值，超長結(jié)構(gòu)的裂縫控制措施，托板柱帽柱上板帶優(yōu)化設計，壓重抗浮設計等熱點問題進行了闡述，結(jié)合工程實踐提出了比較實用的觀點，具有典型代表性，為其他類似工程提供參考。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.

［2］CJJ 11-2011，城市橋梁設計規(guī)范［S］.

［3］CJJ 37-2012，城市道路工程設計規(guī)范［S］.

［4］GBJ 130-90，鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］顧克明，蘇清洪，趙嘉行.公路橋涵設計手冊涵洞［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［6］于振洲，金光豪.地下車庫無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設計技術(shù)措施［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［7］李國勝.多高層建筑基礎及地下室結(jié)構(gòu)設計—附實例［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［8］關(guān) 宇.地下車庫無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設計方法［J］.山西建筑，2013，39(10)：35-36.