谈地上多栋住宅、地下大底盘车库结构设计要点

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来源：《建筑工程技术与设计》2015年第04期

        【摘要】阐述地上多栋住宅、地下大底盘车库 建筑结构设计需要注意的问题及处理方法。

        【关键词】结构计算单元；地下室；嵌固端；地基；承载力；超长；防水板； 钢筋混凝土内；外墙的基础

        引言

        近几年由于城市住宅建设的不断发展，以及私家车的不断增多，住宅小区中地上多栋住宅楼，地下大底盘车库的建筑不断增多，这种建筑的结构设计应在如下几方面引起设计人员的注意并恰当的处理，以确保设计质量。

        一、结构计算单元

        工程概况：乌鲁木齐铁路局地窝堡西区职工集资建房地下车库工程，建筑面积31275平米， 800个停车位，为Ⅰ类特大型车库，大底盘上有10栋住宅楼，总长285.300米，总宽128.594米。结构体系属于超长超宽超大钢筋混凝土体系，其在车库顶板设置永久伸缩缝（抗震缝）一道，设永久缝后最大长度为181米。见附图。

        本工程地上住宅为七层钢筋混凝土框架-剪力墙结构，是各自的结构单元。地下为连片的两层地下车库，如果计算机的容量容许地下室与上部结构整体分析是首选。但是当地下室的建筑面积较大并且上部有多栋住宅时，由于主楼在设计中经常要修改平面、调整结构布置，整体计算就显得麻烦不方便。因为这种建筑不属于大底盘多塔楼的结构形式。当地下室的面积较大，地上建筑较多时，可以拆开来计算。但拆开计算主楼时，不宜从主楼边 “切开”，而宜取上部结构的底面积带1跨2跨的地下室共同计算。然后纯地下室部分再单独计算一次。也可以“切”至地上两栋建筑之间再多1～2跨 （使地下室部分有重叠）各自分别计算。这样地下室可以不用单独计算。采用哪种方法宜根据建筑平面形式来确定，目的是方便、快捷，并满足规范要求。

        二、嵌固端的选取

        《建筑抗震设计规范》6.1.14条规定了地下室顶板作为上部结构嵌固端的多项要求，其中要求地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。对于这种建筑，由于地下室面积较大，地下室又相对较为空旷，即便是有人防设置时也不是每栋建筑都能满足地下室顶板作为上部结构嵌固端楼层侧向刚度要求。值得特别注意的是，在计算地下室侧向刚度时，不应把离主楼较远的地下室外墙的刚度全包括在内。而应取上部建筑外围轮廓向外扩1～2跨内，地下室结构部分的楼层侧向刚度与相邻上部建筑楼层侧向刚度的比值。满足《建筑抗震设计规范》 6.1.14的要求，可以把嵌固端设于地下室顶板，否则应将嵌固端下延至地下室底。

        三、地基承载力的修正

        这种建筑采用天然地基，主楼为筏板基础，地下室为基础加防水板时，在主楼和地下室车库相连接部位，主楼的地基承载力深度修正不能简单的从室外地面修正。也不应该仅从地下室室内地面修正。而应按北京市建筑设计研究院编制的《建筑结构专业技术措施》介绍的方法进行深度修正。既将地下车库基础底面以上的总荷载折合成土重，再以此土重换算成若干深度的土，并以此深度进行修正。当主楼仅一、二边为地下车库，其它两边为天然地面时，可按加权平均的方法进行深度修正。

        四、地下车库超长的处理

        本工程地下车库超长，总长285.300米，总宽128.594米。解决这个问题的方法必须是在合理的结构布置及充分的分析、计算温度应力的基础上，再辅以结构设计上相应的构造措施。本工程采取如下措施：

        1、钢筋砼墙、梁、板、基础（含防水板）采用补偿收缩混凝土，要求掺膨胀剂的补偿收缩混凝土水中14d的膨胀率>=0.015%，膨胀加强带部位要求掺膨胀剂的补偿收缩混凝土水中14d的膨胀率>=0.025%，膨胀剂掺入量必须按实际使用的水泥等原材料进行试配，在满足混凝土坍落度、强度、抗渗等级和设计要求的膨胀率的前提下，确定实际的掺入量。补偿收缩混凝土施工应严格按照《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ-T178-2009执行。

        2、设膨胀加强带，加强带的C35混凝土与带外两侧的C30混凝土应基本同时浇注，高程一致后再同时振捣。

        3、严格控制进场原材料的质量，水泥和外加剂等原材料进场必须有出厂合格证和进场检验报告，并需符合质量要求。选择良好级配（符合筛分曲线）的粗、细骨料，严格控制骨料的规格和质量，控制水灰比，减少混凝土内的缺陷。

        4、要求混凝土最低浇筑温度应≥5℃；夏季施工一般不宜超过35℃。浇筑速度根据现有设备的搅拌能力、初凝时间（≥8小时）来确定混凝土浇筑速度，且保证在初凝前实施混凝土的第二次浇注，以确保新旧混凝土无接茬、无施工缝。

        5、浇筑顺序依据补偿收缩混凝土应用技术规程以沉降后浇带为分段，采用连续浇筑方式。

        6、膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥膨胀效能。混凝土保温、保湿养护不少于14天，振捣、抹平、压实后，及时覆盖塑料膜布（根据混凝土内外温差覆盖麻袋布保温），待混凝土内外温差小于10℃后，揭掉塑料膜布，覆盖麻袋布浇水养护，在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上，以减小混凝土干缩。浇水养护混凝土不得用冷水，一般用接近大气温度的水，用低于大气温度的水养护混凝土易使混凝土表面温度骤降，产生“热震”，使混凝土产生裂缝。模板采用密封不吸水，保温性能好的竹胶板制成定型模板，拼缝严密，待同条件养护试块达100%设计强度后方可开始拆模。

        7、外墙与边柱的配筋率不同，收缩差也不同，其连接处应插入1～1.5米￠10@200 锚入柱内20厘米的水平增强钢筋，防止因应力集中发生纵向裂缝。

        五、防水板的设计

        地下室无论采用基础还是桩基础，地下室防水板通常采用倒无梁板设计。当地下水位较高，在计算防水板的配筋时，均可以把基础或桩基础承台的平面尺寸和高度视为无梁板的柱帽考虑。此时基础或承台的底板钢筋应取柱基础计算所需钢筋截面面积或承台底钢筋截面面积与防水板向上荷载柱上板带支座所需钢筋截面面积之和。 防水板下部钢筋锚入基础或承台内。应该注意的是：当水浮力较大时，基础或承台与防水板相交变截面处的配筋，应采用无梁板柱上板带在该处的弯矩和防水板的厚度确定其配筋，当防水板的 钢筋不满足时应另设附加短筋。特别是当柱下桩数较少承台尺寸较小时，还应复核承台与防水板变截面处的冲切计算是否满足规范要求，如不满足应加 大承台尺寸。

        六、地下室钢筋混凝土内、外墙的基础设计

        1. 钢筋混凝土内墙

        这种建筑当有人防设置时，在防护单元之间和口部均设有钢筋混凝土内墙，地下室顶板荷载直接传到墙上，那么这些钢筋混凝土内墙的基础通过计算防水板的厚度、配筋满足要求时可以不单独设置基础直接落在防水板上。当防水板的厚度、配筋不满足要求时应通过计算设置钢筋混凝土条基或防水板局部加厚。如采用桩基础应在其墙下或口部的角部、交叉点位设桩。

        2. 钢筋混凝土外墙

        这种建筑地下室外墙在柱列上通常设有钢筋混凝土壁柱，柱下设置钢筋混凝土基础或桩基础承台。由于柱距比较大（L=8.1m～8.7m）在两个壁柱之间的地下室外墙的基础做法各有不同。地下室外墙兼做挡土墙，根据其计算模型，上端为铰接，下端为固接。因此地下室外墙的底端嵌固部位 对地下室外墙的受力起到非常重要的作用。仅用防水板（h=250）做墙的基础是不够的，应设有钢筋混凝土条基或墙下设承台梁布桩。或经过计算使压在防水板挑出部分的土重产生的弯矩大于墙体配筋底端弯矩，真正起到嵌固端的作用。较好的做法是在钢筋混凝土外墙下通长设置钢筋混凝土条形基础或条形桩基础。

        七、主楼剪力墙与地下室内、外墙重合时的配筋处理

        当上部主体为剪力墙结构时，其厚度一般情况取为200，小于或等于地下室外墙和内墙的厚度。在设计时地下室内、外墙配筋单独给墙体配筋剖面图。但是与上部结构的竖向构件重合时，在地下室高度范围内这部分的插筋同上部结构配筋相同插入基础，造成多层钢筋同时存在的重叠现象。此时应经过优化采用包络方法取各种不利的配筋， 剔除重复钢筋或单独给出节点，使上下重叠部分的墙体配筋清晰，既节省钢筋，又便于施工。

        八、结语

        针对本人对车库设计的总结，结构设计人员如能从上述几方面把握、理解这种建筑的结构设计要点，就会确保这种建筑的结构设计质量，并使之更加趋于经济合理。

        参考文献

        [1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

        [2]建筑结构专业技术措施——北京市建筑设计研究院编

        [3]多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例——李国胜编著