淺談地下車庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

何福章

摘 要：本文圍繞地下車庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的多方案經(jīng)濟(jì)性比較，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性及如何實(shí)現(xiàn)安全性與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：地下車庫(kù)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；方案比較；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：TU 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）08-106-01

近年來隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，建設(shè)用地愈發(fā)緊缺，而人們購(gòu)買的汽車卻越來越多，從而造成有車無處停的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。這就催生了近年來地下車庫(kù)快速增加。新建的住宅小區(qū)一般都要建地下車庫(kù)，地下車庫(kù)少則1層，多則2～3層。而車庫(kù)底板的計(jì)算方法也各有不同。

1 地下車庫(kù)基礎(chǔ)底板的選型與計(jì)算

現(xiàn)通過近年來筆者設(shè)計(jì)的幾個(gè)地下車庫(kù)，談一些設(shè)計(jì)體會(huì)：地下車庫(kù)基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)現(xiàn)在一般有3種方法；按等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計(jì)算；按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計(jì)算；按柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板計(jì)算，計(jì)算表明在天然地基承載力高的地區(qū)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板是最經(jīng)濟(jì)的，采用局部加厚的筏板（下柱墩）經(jīng)濟(jì)性次之，采用等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶設(shè)計(jì)最不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)樵谔烊坏鼗休d力高的地區(qū)地基的不均勻沉降很小，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板不會(huì)因?yàn)楠?dú)立基礎(chǔ)的較大沉降而導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)較大的裂縫出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。而在高地下水位的軟土地區(qū)則是采用局部加厚的筏板（下柱墩）具有較好的經(jīng)濟(jì)性及安全性，因?yàn)槠渚哂休^大的剛度，整體性較好，可有效協(xié)調(diào)基礎(chǔ)的整體變形減少裂縫的出現(xiàn)，而配筋又不至于增加很多。經(jīng)過計(jì)算分析筆者認(rèn)為采用等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶配筋設(shè)計(jì)，無論在什么地區(qū)均不太經(jīng)濟(jì)。

現(xiàn)以一例建于高地下水位軟土地區(qū)的地下一層車庫(kù)來具體說明其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，地質(zhì)勘察報(bào)告提供的天然地基持力層的承載力特征值為90kPa，此車庫(kù)地上有兩座分別帶有兩層裙房的30層住宅樓，地下車庫(kù)建筑面積約1萬m2，塔樓部分采用后壓漿灌注樁承臺(tái)梁基礎(chǔ)，地下車庫(kù)部分采用天然地基局部加厚的筏板（下柱墩）基礎(chǔ)，地下車庫(kù)部分之所以未采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板的基礎(chǔ)形式，是因?yàn)楸镜貐^(qū)地下水位較高，基礎(chǔ)抗浮水位為室外地坪減0.5m，在不打抗拔樁的情況下，為抵抗地下水的浮力，需要增大結(jié)構(gòu)自重。故本工程基礎(chǔ)底板厚度取為柱下800mm，其余500mm，柱下加厚一是為抗沖切，二是可增大受拉鋼筋的力臂，從而減少鋼筋用量。計(jì)算結(jié)果表明除柱墩下部為計(jì)算配筋（三級(jí)鋼Φ22@200雙向）外，其余均為構(gòu)造配筋（三級(jí)鋼Φ16@200雙層雙向）。

再以一例建于低地下水位好土地區(qū)的地下一層車庫(kù)來具體說明其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，此車庫(kù)地上有十幾座的11～18層住宅樓，地下車庫(kù)建筑面積約3.8萬m2，地質(zhì)勘察報(bào)告提供的天然地基持力層的承載力特征值為120kPa，塔樓部分采用Φ500 C20素混凝土剛性樁復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)，由于抗浮水位很低，地下車庫(kù)部分采用天然地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)尺寸為4.5m×4.5m，厚度300～800mm，取為上表面水平，下表面變厚度，配筋Φ18@150雙向（三級(jí)鋼），防水板厚300mm，配筋Φ14@180雙層雙向（三級(jí)鋼）?？梢娖浒搴衽c配筋均較采用天然地基局部加厚的筏板（下柱墩）基礎(chǔ)要小，所以低地下水位好土地區(qū)的地下車庫(kù)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板是最經(jīng)濟(jì)的。

2 地下車庫(kù)外墻的計(jì)算

地下室外墻配筋計(jì)算時(shí)土壓力系數(shù)的取值也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它直接影響到外墻配筋的大小，現(xiàn)在一般的做法是：當(dāng)基坑有支護(hù)樁時(shí)土壓力系數(shù)取0.33，無支護(hù)樁時(shí)土壓力系數(shù)取0.5。而且對(duì)地下室外墻進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)選擇非對(duì)稱配筋，這樣其配筋更加合理，具體表現(xiàn)為外側(cè)下部支座最大，內(nèi)部豎向跨中次之?，F(xiàn)在有些設(shè)計(jì)人根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的土的內(nèi)摩擦角來計(jì)算土壓力系數(shù)，這樣計(jì)算有時(shí)土壓力系數(shù)可以達(dá)到0.7以上，以此系數(shù)計(jì)算導(dǎo)致地下室外墻的配筋過大，這種情況應(yīng)盡量避免。

關(guān)于車庫(kù)頂板梁的布置，目前一般采用的是井字梁，因?yàn)檐噹?kù)頂板均有覆土，少則0.9m，多則2～3m，一般為1.5m左右，活荷載一般為5kN/m2。由于荷載很大一般均采用井字梁，這樣主次梁受力更均勻，梁截面及配筋不至過大，有利于獲得更高的凈高，同時(shí)可減小地下室的埋深，有利于降低造價(jià)。另外，頂板采用井字梁也有利于減小頂板的跨度，從而可有效減小板厚及配筋。對(duì)于地下室頂板的厚度取值問題現(xiàn)在也有不同觀點(diǎn)，有的觀點(diǎn)認(rèn)為板厚取值應(yīng)按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》取值，即不論地下水位高低最小厚度均取為250mm，也有觀點(diǎn)認(rèn)為板厚可不按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》取值，因?yàn)轫敯迳弦话銉H有雨水，完全按此規(guī)范太過保守。筆者認(rèn)為對(duì)于梁板結(jié)構(gòu)，一般情況下取200mm厚同時(shí)采用P8抗?jié)B混凝土可以滿足要求。

3 地下車庫(kù)不同基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)底板配筋差異的原因分析

現(xiàn)在分析一下等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計(jì)算與按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計(jì)算配筋差異較大的原因。先從宏觀來看，兩者計(jì)算中，等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計(jì)算，其在計(jì)算中未考慮下柱墩的有利作用，僅考慮其抗沖切作用，按薄板計(jì)算配筋。此假定未考慮下柱墩有利作用，因?yàn)橄轮丈喜繛槭軌簠^(qū)，下部為受拉區(qū)，不充分利用下柱墩形成的較大力臂而在其下部配置受拉鋼筋是非常不合理的，這也是其含鋼量大的主要原因。要知道無梁樓蓋中的柱帽僅考慮其抗沖切作用，是因?yàn)槠渖喜渴鞘芾瓍^(qū)，下部為受壓區(qū)，柱帽下部與樓板下部高差很大，板厚不在一個(gè)數(shù)量級(jí)，在以前理論研究不是很充分，且電算不普及的情況下，忽略柱帽的有利作用，簡(jiǎn)化為等厚度板計(jì)算也是可以理解的。而按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計(jì)算，其柱墩厚度與筏板厚度相差并不太大，再忽略下柱墩的有利作用就不合理了，會(huì)造成筏板配筋過大。筆者曾見到一單層地下車庫(kù)，層高4m，柱網(wǎng)7.5m×7.5m，上部覆土1.5m，其底板配筋柱上板帶配筋為Φ25@150（三級(jí)鋼雙層雙向），跨中板帶配筋為Φ18@150（三級(jí)鋼雙層雙向），與帶下柱墩筏板相比配筋大了1倍以上，造成了很大的浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上分析可知：對(duì)于地下車庫(kù)基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)，選擇與實(shí)際受力情況更接近的計(jì)算模型對(duì)于其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性及經(jīng)濟(jì)性影響是非常大的，所以在進(jìn)行地下車庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行多方案的比較，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件確定最優(yōu)方案，這樣才能不斷設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的作品。