摘 要：現(xiàn)今，我國汽車保有量逐年增加，急需大量地下車庫，高層建筑的附件式地下車庫設(shè)計(jì)較復(fù)雜，該文介紹某小區(qū)附件式地下車庫設(shè)計(jì)。根據(jù)工程實(shí)際情況，按規(guī)范進(jìn)行荷載布置，選擇相對(duì)合理的框架結(jié)構(gòu)計(jì)算方案，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)超長設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)安全且經(jīng)濟(jì)合理。

關(guān)鍵詞：車庫；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)超長設(shè)計(jì)；附件式；荷載

中圖分類號(hào)：TU767 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）22-0124-04

Abstract： Nowadays， the number of cars in our country is increasing year by year， and there is an urgent demand for a large number of underground garages. The design of accessory underground garages in high-rise buildings is more complicated. This paper introduces the design of accessory underground garages in a residential area. According to the actual situation of the project， the load is arranged according to the code， the relatively reasonable calculation scheme of the frame structure is selected， the foundation design is carried out， and the super-long and structural design of the structure is carried out， so as to make the structure safe and economical.

Keywords： garage; foundation design; structural super-long design; attachment type; load

現(xiàn)今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，我國汽車保有量逐年增加，截至2023年9月底，汽車保有量約3.3億輛，而城市地面車位數(shù)量嚴(yán)重短缺，且可建地面停車場(chǎng)的用地很少，急需大量地下車庫。

地下車庫分單建式和附件式，單建式地下車庫設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，高層建筑的附件式地下車庫設(shè)計(jì)較復(fù)雜，本文介紹某小區(qū)附件式地下車庫設(shè)計(jì)。

1 工程概況

該工程為鋼筋混凝土地下一層建筑，與車庫相鄰有4棟地上11層地下2層的高層住宅建筑，長100 m，寬53 m。主要柱網(wǎng)5.5 m×5.5 m（車位處）、6.6 m×5.5 m（車道處），如圖1所示。

本工程結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板+柱墩。

建筑抗震設(shè)防分類為丙類；場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15 g，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地特征周期為0.40 s。建筑物安全等級(jí)為二級(jí)?？蚣芸拐鸬燃?jí)：除住宅外擴(kuò)兩跨同住宅為三級(jí)外，其余為四級(jí)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。

2 車庫頂板及外墻設(shè)計(jì)

2.1 車庫荷載

2.1.1 主要荷載（作用）取值

車庫頂板一般具有1 m以上覆土，恒荷載較大，且車庫上有消防車道、消防登高場(chǎng)地時(shí)，消防車活荷載也較大，主要荷載（作用）取值如下。

1）消防車道、消防登高場(chǎng)地活荷載。消防車道、消防登高場(chǎng)地位置處大部分跨度為5.5 m×4.8 m，GB 50009—2012中《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，附錄B.0.2考慮覆土折減，消防車道、消防登高場(chǎng)地活荷載取為24 kN/m2。

2）車庫頂除消防車道、消防登高場(chǎng)地以外的活荷載。覆土區(qū)活荷載的覆土完成前活荷載為10.0 kN/m2，覆土完成后活荷載值為5 kN/m2；非覆土區(qū)活荷載的活荷載為5 kN/m2。

3）覆土區(qū)恒荷載。本工程覆土厚度為1.45 m，覆土恒荷載為29 kN/m2，除施工圖中注明頂板覆土厚度外頂板覆土厚度不得隨意增減。

4）地下室周邊地面堆載按10 kN/m2設(shè)計(jì)，施工及使用過程中不得大于10 kN/m2。

2.1.2 消防車荷載在PKPM布置方式

方式一：不考慮消防車荷載。

方式二：按普通活荷載輸入消防車荷載，在PKPM“荷載”-“活荷載”布置24 kN/m2活荷載，考慮折減。

方式三：按消防車工況輸入消防車荷載，先在PKPM“荷載”-“活荷載”布置5 kN/m2活荷載，再在“自定義工況”中“消防車”工況中布置24 kN/m2活荷載，折減。

方式一與方式二、方式三相比，梁配筋小得多，消防車荷載一定要布置，切勿遺漏。

方式二與方式三相比，兩者配筋大差異較大，造成2種輸入方式結(jié)果差異的原因有：①消防車荷載的重力荷載代表值系數(shù)為0。在地震作用計(jì)算時(shí)，取本房間的普通活荷載進(jìn)行重力荷載代表值計(jì)算。②消防車荷載僅與恒荷載組合，不與地震作用、風(fēng)荷載、溫度荷載等組合。③消防車荷載與普通活荷載折減系數(shù)不同。④消防車荷載不做彎矩調(diào)幅，也不考慮活荷載的不利布置。

按照普通活荷載輸入消防車荷載與按消防車工況輸入消防車荷載，2種方式對(duì)于梁、柱、墻、基礎(chǔ)及板等的配筋、撓度、裂縫等均有不同程度的影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)同時(shí)輸入消防車荷載與樓板普通活荷載，即按方式三輸入。

2.2 框架結(jié)構(gòu)方案

防水要求車庫頂板厚度大于等于250 mm，框架布置采用如下方案。

方案一：僅布置主梁，樓板厚250 mm，建筑做法采用70 mm細(xì)石混凝土保護(hù)層。

方案二：布置主次梁，主樓范圍2跨內(nèi)樓板厚250 mm，建筑做法70 mm細(xì)石混凝土保護(hù)層；其余位置樓板厚150 mm，建筑做法采用100 mm細(xì)石混凝土保護(hù)層。

方案三：布置密肋梁，主樓范圍2跨內(nèi)樓板厚250 mm，建筑做法70 mm細(xì)石混凝土保護(hù)層；其余位置樓板厚150 mm，建筑做法采用100 mm細(xì)石混凝土保護(hù)層。

3種方案混凝土、鋼筋用量對(duì)比結(jié)果見表1。

由表1可知，方案一混凝土、鋼筋用量最小，且方案一僅有主梁，支模簡單，節(jié)約模板，施工方便，節(jié)約工期，因此框架布置采用僅布置主梁的方案。

2.3 消防車荷載下樓板設(shè)計(jì)計(jì)算

按消防車工況輸入消防車荷載，板的內(nèi)力計(jì)算與配筋設(shè)計(jì)考慮消防車荷載組合，撓度和裂縫計(jì)算時(shí)，消防車荷載準(zhǔn)永久組合系數(shù)為0，按恒載與普通活載準(zhǔn)永久組合計(jì)算。

在PKPM板施工圖中，勾選參數(shù)設(shè)置中“有消防車荷載時(shí)采用塑性算法”，布置消防車荷載區(qū)域按塑性方法計(jì)算（其余位置仍按彈性方法計(jì)算），頂筋比彈性方法計(jì)算減少20%左右，底筋構(gòu)造配筋部分配筋不變，計(jì)算配筋部分減少20%左右。

2.4 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算

1）本車庫主要柱網(wǎng)尺寸為5.5 m×5.5 m（車位處）、6.6 m×5.5 m（車道處），5.5 m與6.6 m跨度相差大，框架梁在6.6 m處截面加高，以減小該跨配筋。

2）中柱的縱向鋼筋最小配筋率，應(yīng)比GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中表6.3.7-1的規(guī)定增加2%。

3）擋土墻設(shè)計(jì)配筋。車庫外墻按頂部鉸接，底部固結(jié)的受力模型計(jì)算，應(yīng)滿足水土壓力及地面荷載側(cè)壓作用下承載力要求。

高層建筑地下室外墻設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足計(jì)算要求外，滿足其豎向和水平分布鋼筋應(yīng)雙層雙向布置，間距不宜大于150 mm，配筋率不宜小于0.3%。

3 車庫基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算

車庫基礎(chǔ)采用筏板加下柱墩的基礎(chǔ)形式。

3.1.1 基礎(chǔ)計(jì)算步驟及結(jié)論

1）采用1#—4#住宅樓與車庫組裝后的整體模型（圖1）與采用車庫單獨(dú)模型（圖2），2種方式對(duì)比，車庫筏板內(nèi)部板配筋和柱墩配筋一樣，與主樓相連部位，后者（組裝后的整體模型）計(jì)算的筏板配筋大，故算筏板配筋應(yīng)該采用組裝后的整體模型。

2）確定基礎(chǔ)筏板厚度，根據(jù)JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中第12.2.4條，高層建筑主體結(jié)構(gòu)地下室底板與擴(kuò)大地下室底板交界處，其截面厚度和配筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，且為了減少筏板變截面處應(yīng)力集中，配筋過大，住宅地下室外墻外擴(kuò)大于等于1 000 mm的范圍內(nèi)筏板厚度同住宅為500 mm，其余車庫范圍筏板厚度為350 mm。

3）在PKPM中車庫基礎(chǔ)筏板布置方式。

方式一：先整區(qū)域布置350 mm筏板，再在4個(gè)主樓區(qū)域加厚150 mm，最后布置柱下下柱墩。

方式二：先在車庫區(qū)域布置350 mm筏板，再布置4個(gè)主樓500 mm厚筏板，最后布置柱下下柱墩。

2種方式筏板配筋基本相同，選擇方式一布置筏板。

4）組裝后的整體模型，覆土自重按20 kN/m2與16 kN/m2，前者算得的柱墩配筋比后者大，筏板配筋比后者小，取包絡(luò)計(jì)算，算柱墩取覆土自重20 kN/m2（非浮力工況控制），算筏板配筋取覆土自重16 kN/m2（浮力工況控制）。

5）根據(jù)JGJ 476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第7.2.3-3，獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按支承在基礎(chǔ)上的雙向板或無梁樓蓋進(jìn)行計(jì)算，聯(lián)合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按承受浮力（抗浮設(shè)計(jì)詳見3.1.2）和基礎(chǔ)分配荷載進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

結(jié)論：采用PKPM中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)筏板計(jì)算（即支承在基礎(chǔ)上的雙向板計(jì)算），并采用無梁樓蓋復(fù)核計(jì)算，兩者計(jì)算結(jié)果表現(xiàn)形態(tài)基本一致，即筏板計(jì)算配筋大的位置倒梁樓蓋計(jì)算出的配筋也大，且配筋相差不多。

3.1.2 車庫抗浮設(shè)計(jì)

本工程抗浮設(shè)計(jì)水頭為3.7 m，抗浮工程設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，抗浮計(jì)算時(shí)，覆土自重按壓實(shí)的干密度16 kN/m2（對(duì)結(jié)構(gòu)有利取小值），按照J(rèn)GJ 476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第6.3.7條，結(jié)構(gòu)上部填筑體（覆土自重）組合值系數(shù)采用0.95，即覆土荷載需按照0.95 γh（h為覆土厚度）計(jì)算。

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)里“參數(shù)”-“荷載”-“水浮力參數(shù)”，同時(shí)勾選“歷史最低水位”“歷史最高水位”，根據(jù)實(shí)際情況填入水位。

抗浮設(shè)計(jì)需要同時(shí)滿足整體抗浮和局部抗浮計(jì)算，車庫整體抗浮滿足，車道位置處由于無頂板覆土，局部抗浮不足，采用車庫兩側(cè)設(shè)置混凝土墻，并加強(qiáng)該區(qū)域筏板配筋的措施。

3.2 車庫超長設(shè)計(jì)

車庫長100 m，寬53 m，超長應(yīng)設(shè)置溫度后澆帶及連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶，且與主樓連接處荷載差距較大應(yīng)設(shè)置沉降后澆帶，后澆帶及連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶布置如圖3所示。

后澆帶施工要求：

1）后澆帶、連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶采用早強(qiáng)、補(bǔ)償收縮混凝土澆筑密實(shí)，其強(qiáng)度提高一級(jí)。

2）后澆帶封閉時(shí)間：①沉降后澆帶澆筑時(shí)間應(yīng)同時(shí)滿足以下條件或者與設(shè)計(jì)院協(xié)商確定：應(yīng)在主體（車庫、1#樓、2～4#住宅樓）結(jié)構(gòu)封頂至少14 d后；且應(yīng)在兩側(cè)混凝土澆筑完畢后2個(gè)月后；且根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果，沉降速率趨向平穩(wěn)后一個(gè)月后。②伸縮后澆帶應(yīng)在兩側(cè)混凝土澆筑至少60 d后，或者與設(shè)計(jì)院協(xié)商確定。③伸縮后澆帶、沉降后澆帶澆筑混凝土?xí)r的溫度應(yīng)盡量跟原有混凝土澆筑時(shí)的溫度相接近，且澆筑時(shí)環(huán)境溫度應(yīng)小于等于20 °C。

3）連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶施工時(shí)，在加強(qiáng)帶兩側(cè)鋪設(shè)孔徑小于5 mm的密孔鋼絲網(wǎng)攔隔，將鋼絲網(wǎng)用直徑12 mm，間距200 mm的立筋與板上下層鋼筋綁扎牢固。澆筑時(shí)，先用小膨脹混凝土，從一側(cè)澆筑，澆至膨脹加強(qiáng)帶時(shí)，改用大膨脹混凝土，然后再用小膨脹混凝土澆筑另一側(cè)，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)無縫施工。

4）施工單位應(yīng)將后澆帶兩側(cè)的構(gòu)件妥善支撐，待后澆帶澆筑完成后，后澆帶的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度方可拆除支撐。

4 構(gòu)造設(shè)計(jì)

1）行車道區(qū)域兩側(cè)柱網(wǎng)不沖齊，導(dǎo)致柱頂與框架梁斜交，且交于同一根柱的框架梁多于4根，為便于梁縱筋在柱內(nèi)錨固，增加構(gòu)造柱帽，如圖4所示。

2）與外墻整體澆筑的框架柱，有扶壁柱作用，沿柱高度范圍附加鋼筋，如圖5所示。

3）住宅樓與車庫筏板厚度不相同，且住宅樓與車庫筏板頂標(biāo)高不同，變截面做法如圖6所示。

5 結(jié)束語

本工程車庫設(shè)計(jì)，根據(jù)工程實(shí)際情況，按規(guī)范確定車庫活荷載、消防車荷載，并對(duì)比PKPM軟件中幾種布置方式下的計(jì)算結(jié)果，分析結(jié)果不同原因，確定消防車荷載布置的合理方式。對(duì)比框架布置方案下的混凝土、鋼筋用量，選擇相對(duì)合理經(jīng)濟(jì)的框架結(jié)構(gòu)計(jì)算方案。多塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要采取整體模型并考慮抗浮計(jì)算。車庫超長應(yīng)布置溫度后澆帶，住宅樓與車庫荷載相差較大應(yīng)布置沉降后澆帶。多道框架梁與框架柱斜交，為便于梁鋼筋錨固，需增加柱帽。

參考文獻(xiàn)：

[1] 工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范：GB 55001—2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[2] 建筑與市政工程抗震通用規(guī)范：GB 55002—2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3] 建筑與市政地基基礎(chǔ)通用規(guī)范：GB 55003—2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[4] 混xMJ+YlSuFy1FIw4qdMAkGFY/S3MBdT/SgYoEfSJICTI=凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范：GB 55008—2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[5] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[6] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50011—2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[7] 混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50010—2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[8] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50007—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[9] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：JGJ 3—2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[10] 建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ 476—2019[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[11] 劉孝國，褚鳳根.消防車荷載的正確輸入計(jì)算及在PKPM軟件中的實(shí)現(xiàn)[Z].

作者簡介：油美美（1988-），女，碩士，工程師。研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。