某住宅小區地下車庫結構設計淺析

彭建宇 張印濤

某住宅小區地下車庫結構設計淺析

彭建宇 張印濤

為達到結構設計安全、合理、經濟的目的,在設計實踐的基礎上,以北京某小區典型地下車庫為例,對地下結構單元超長處理措施、頂板消防車活荷載選取、地下室外墻設計中室外地面活荷載選取和配筋設計進行了探討,以期優化地下室結構設計。

地下室頂板,地下室外墻,后澆帶,消防車活荷載

隨著人們生活水平的提高,國內家庭汽車的擁有量越來越多,從而引發了停車難的問題。在城市地面用地越來越緊張的今天,發展地下車庫勢必成為解決停車問題的一種辦法。同時,為滿足小區整體規劃需要,這些地下室的頂板上往往會覆土以滿足綠化、管網埋設及消防車通行等要求。其中消防車通行的需要決定了此類地下室頂板及外墻在設計中必須考慮消防車活荷載,而一些常見情況下該值的取值在現行規范中并未明確。本文在工程設計實踐的基礎上,將對地下室結構超長、頂板及側墻消防車活荷載的取值及配筋設計等問題進行探討。

1 工程概況

北京地區某住宅小區公共建筑,地下 1層,局部出地面 3層,建筑平面總尺寸 63m×147m,采用框架結構體系,主要柱網尺寸8.1m×8.1m;地下室的頂板采用梁板體系(無次梁),覆土厚 1.2m,局部頂板考慮消防車通行;地下水位較低,設計可不予考慮?？偨ㄖ娣e約 9 300m2。

2 地下結構單元超長的處理措施

考慮到建筑使用的要求,該地下車庫未設伸縮縫。按現行《混凝土結構設計規范》9.1.1條,現澆混凝土地下結構不設縫最大長度為 55m[1],而本工程平面尺寸為 63 m×147m,長度方向大大超過規范限值,因此,如何控制混凝土裂縫成為本工程要解決的關鍵問題。施加預應力是控制裂縫的常用措施,但由于本工程工期緊且預應力方案費用高,開發商將難以接受。另外,在預應力的施加過程中,由于地下室基底土和外墻側壁土的約束,預應力的實際效果將大為降低,故本工程不考慮預應力方案。從整個地下結構的使用環境來看,由于車庫頂板有 1.2m厚的覆土,使用過程中的溫度變化相對較小,引起的溫度應力也相應較小,因此只需解決混凝土的干縮問題即可。

本地下室設計時,橫向均勻設置3條后澆帶,縱向居中設置 1條后澆帶,將整個結構劃分為8塊(后澆帶間距控制在 40m以內),加強后澆帶部位防水層,盡可能延遲后澆帶的封閉時間,以釋放混凝土的收縮應力。另外,設計時采用細而密的鋼筋布置(鋼筋間距不大于 150mm),頂、底板支座鋼筋半拉通設置,以增強結構的抗干縮能力。同時,地下室外墻由于施工養護條件差,受環境影響大,是裂縫控制相對薄弱的環節,設計時適當增大墻體水平分布鋼筋的配筋率,以抵抗混凝土的收縮應力。

3 地下室頂板消防車活荷載的選取

根據《建筑結構荷載規范》2006年版(以下簡稱《荷載規范》)表 4.1.1第 8項,板跨8.1m×8.1m時消防車活荷載標準值應取為 20 kN/m2(消防車按滿載重量 300 kN考慮)。按表 4.1.1注 3：“當不符合本表的要求時,應將車輪的局部荷載按結構效應的等效原則,換算為等效均布荷載”[2]?？紤]到地下室頂板上覆土層較厚(1.2m),可利用覆土層對消防車輪壓的擴散作用,對消防車活荷載進行適當折減,按折減后的活荷載進行結構計算,從而達到減小構件高度及配筋量,降低工程造價的目的。

按《荷載規范》附錄B樓面等效均布活荷載的確定辦法,考慮墊層擴散作用后的局部荷載的計算寬度為：

實際上,上式僅適用于墊層為剛性,擴散角 θ=45°時的情況;當擴散角 θ≠45°時,公式應為：

其中,bcx,bcy分別為荷載作用面在兩個方向的計算寬度;btx,bty分別為荷載作用面在兩個方向的實際寬度;s為墊層厚度,1.2m;h為板厚,300mm;θ為回填土擴散角,參照《城鎮供熱管網結構設計規范》中附錄 C規定取 θ=35°?？紤]到消防車后輪輪距較近,每只輪胎下的荷載在經過一定厚度填土擴散后,作用面發生重疊,且一般消防車道均為剛性路面,也能起到協調相鄰車輪荷載的作用,故可認為所有需要考慮的消防車后輪均作用在一個共同平面上。

按上述方法,根據《荷載規范》附錄 B中 B.0.6條規定進行計算,荷載擴散折減后的折算荷載僅為 8.7 kN/m2,大大小于規范值20 kN/m2。

4 地下室外墻設計

4.1 室外地面活荷載的選取

考慮到消防車的停放,室外地面活荷載常被取得過高,以為在救災時,消防車有可能停在建筑物邊上,從而對地下室外墻產生較大荷載,這其實是一種誤解。實際上,在進行消防作業時,消防車與失火建筑之間應有一定距離,否則救火云梯無法上升至建筑物上部。一輛消防車占地面積至少為 100m2,對于滿載總重為300 kN的消防車而言,折合荷載僅為 3 kN/m2。另外,按消防規范要求,當室外消防車通道距離主樓外墻不小于 5m時,消防車荷載對地下室外墻內力的影響非常小,可忽略不計。如此看來,考慮消防車荷載或大于消防車的可能荷載,室外地面活荷載按5 kN/m2考慮是足夠安全的。

4.2 配筋設計

本工程地下室除了與框架柱整體澆筑的外墻板按雙向板計算配筋外,其余的外墻均按單向板計算配筋。外墻水平荷載按下大上小梯形分布考慮,如有地下水,應計入水的側壓力,此時土的容重按浮容重考慮。按雙向板計算時,可假設板上端簡支,下端及左右兩邊固定;框架柱內外側配筋計算時應計入雙向板左右端所傳遞的荷載。按單向板計算時,可假設上端簡支,下端固定;墻體水平分布鋼筋按構造配置即可。外墻迎水面保護層厚度應不小于 50mm,驗算裂縫寬度應不大于 0.2mm[3]。對于部分計算高度較大的外墻,設計采用墻底加腋的措施,使墻體厚度及配筋大為減小。

5 結語

本文就地下室結構設計中容易遇到的一些問題進行了討論,希望能引起有關設計人員的重視,以促使地下室結構設計的優化,取得更好的經濟效益。文中如有不當之處,歡迎各位專家批評指正。

[1]GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50009-2001,建筑結構荷載規范(2006年版)[S].

[3]GB 50108-2008,地下工程防水技術規范[S].

On analysis of underground garage structural design of some residential com plex

PENG Jian-yu ZHANG Y in-tao

In order to reach the purposes of the safe,the reasonable and the economical structural design,based on the design practice,the paper exp lores the unit super-long treatmentmeasurement of the underground garage,the selection of roof ambu lance live loading,the selection of the outdoor ground live loading of the underground external wall design,and the rein forcement design taking the typical underground garage of some complex as an example,so as to optimize the underground structural design.

underground roof,underground externalwall,post-pouring band,live load of ambu lance

TU926

A

1009-6825(2011)03-0028-02

2010-10-06

彭建宇(1975-),男,工程師,中國中元國際工程公司,北京 100089

張印濤(1975-),男,工程師,中國民航機場建設集團公司,北京 100101