株洲市黃山路地下車(chē)庫(kù)無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王成虎

(湖南省株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖南株洲 412000)

1 工程概況

株洲市黃山路地下車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)為公共車(chē)庫(kù)，主要服務(wù)對(duì)象是濱江南路沿江風(fēng)光帶、酒吧一條街、中心醫(yī)院、科藝花園的汽車(chē)停放，該項(xiàng)目的建成能大大減少沿線的停車(chē)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(fēng)光帶停車(chē)難的問(wèn)題，更好的服務(wù)大眾。地下車(chē)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)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(chē)庫(kù)樓蓋結(jié)構(gòu)形式有梁板式和無(wú)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(shè)備管線、地下水位、土方與支擋、綜合造價(jià)等因素有關(guān)。根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目采用無(wú)梁樓蓋比較合適，是基于如下幾個(gè)方面考慮的:

1)無(wú)梁樓蓋可以減少層高提高凈高，減少地下車(chē)庫(kù)埋置深度，節(jié)省土方開(kāi)挖及抗浮成本。2)車(chē)庫(kù)上部為城市主干道，考慮城—A級(jí)車(chē)輛荷載，等效均布活荷載較大，能充分發(fā)揮無(wú)梁樓蓋承載潛力。3)設(shè)備管線從柱帽托板之間區(qū)域穿過(guò)，有利于提高凈空。最終綜合以上各種因素選用了無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式。竣工時(shí)候結(jié)構(gòu)內(nèi)景如圖1所示。

圖1 地下車(chē)庫(kù)內(nèi)景（竣工）

3 主要荷載(作用)取值

汽車(chē)荷載:地下車(chē)庫(kù)汽車(chē)荷載按城—A級(jí)考慮，采用車(chē)輛荷載計(jì)算，為方便計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100 kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。車(chē)輪的橫向中距1.8 m，兩車(chē)最小間距1.3 m，車(chē)輪著地0.6 m×0.25 m(寬度×長(zhǎng)度)，頂板覆土1.5 m，車(chē)輪按其著地面積的邊緣向下作30°角分布。當(dāng)幾個(gè)車(chē)輪壓力擴(kuò)散線相重疊時(shí)，擴(kuò)散面積以最外邊的擴(kuò)散線為準(zhǔn)，如圖2所示。

本項(xiàng)目同時(shí)考慮6輛車(chē)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(chē)的垂直壓力

溫度作用:地下車(chē)庫(kù)長(zhǎng)度146 m為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，為控制超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形，地下車(chē)庫(kù)設(shè)置三道施工后澆帶(見(jiàn)圖3)，后澆帶帶寬800 mm，滯后45 d以上采用比相應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件高一級(jí)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(shè)置2 000 mm寬補(bǔ)償收縮混凝土膨脹帶。除設(shè)置后澆帶外，擬采取以下措施來(lái)減小混凝土收縮和溫度應(yīng)力的不利影響:1)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜過(guò)高，選用C35。2)采用低水化熱水泥和級(jí)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(yán)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(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)、后期濕度覆蓋保養(yǎng)等。

圖2 汽車(chē)橫向布置

圖3 后澆帶示意圖

圖4 平托板式柱帽（現(xiàn)場(chǎng)）

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(chē)庫(kù)無(wú)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(shí)心無(wú)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(shè)置半托板柱帽。托板寬度2.6 m，可有效地減少?zèng)_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(fù)彎矩配筋時(shí)的截面計(jì)算高度h0。無(wú)梁樓蓋計(jì)算采用PKPM系列SLABCAD樓板有限元分析軟件，將無(wú)梁樓蓋分為柱上板帶和跨中板帶，在板帶上設(shè)置若干剖面，進(jìn)行有限元分析，對(duì)各剖面應(yīng)力積分求得剖面內(nèi)力，然后計(jì)算彎矩配筋。

工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)院柱上板帶配筋差異很大，SLABCAD板帶交互設(shè)計(jì)及驗(yàn)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(luò)及配筋結(jié)果。柱子邊緣配筋取柱邊彎矩，計(jì)算高度取托板厚度與無(wú)梁板厚之和;柱帽邊緣配筋取柱帽邊彎矩，計(jì)算高度取無(wú)梁板厚。很多設(shè)計(jì)院保守起見(jiàn)取前者配筋數(shù)值出圖，造成一定的浪費(fèi)。

圖6 柱上板帶內(nèi)力包絡(luò)及配筋（柱子邊緣）

圖7 柱上板帶內(nèi)力包絡(luò)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(jì)算跨度。柱與托板連接位置會(huì)形成一定區(qū)域的剛域，支座負(fù)彎矩應(yīng)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(luò)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(jì)效益更加顯著。

5 抗浮設(shè)計(jì)及獨(dú)立柱基防水板

根據(jù)阿基米德原理，地下水壓力會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生浮拖作用，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算提出要求?？垢≡O(shè)計(jì)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(dòng)抗浮措施(通過(guò)控制地下水，排水減壓或截流來(lái)保證抗浮穩(wěn)定)應(yīng)用較少;2)被動(dòng)抗浮措施(通過(guò)提高抗力達(dá)到抗浮穩(wěn)定)行業(yè)中廣泛應(yīng)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(luò)及配筋（剛域邊緣）

根據(jù)巖土勘察報(bào)告內(nèi)容，地下室抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為44.58 m，設(shè)計(jì)抗浮水頭為6.55 m，抗浮水位較高。為了解決基礎(chǔ)抗浮問(wèn)題，本項(xiàng)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(shí)。如圖9所示，底板壓重增加了基礎(chǔ)埋深，浮力也會(huì)隨之增加，適用于浮力不大的情況?？垢》€(wěn)定驗(yàn)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(bào)告內(nèi)容，場(chǎng)地自上而下分為雜填土、耕植土、粉質(zhì)粘土、粗砂、中風(fēng)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(jī)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(fēng)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。基礎(chǔ)采用天然淺基礎(chǔ)，以粉質(zhì)粘土為基礎(chǔ)持力層即可滿足要求。

最終選用獨(dú)立柱基防水板基礎(chǔ)傳力明確且工程費(fèi)用低，此種結(jié)構(gòu)類(lèi)型獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)全部豎向荷載，防水板僅起抗水作用無(wú)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(shè)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(guò)防水板變形計(jì)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(dú)立基礎(chǔ)為防水板提供四角點(diǎn)邊界條件，通過(guò)PKPM JCCAD防水板抗浮計(jì)算模塊計(jì)算。

6 結(jié)語(yǔ)

無(wú)梁樓蓋作為一種比較經(jīng)濟(jì)的樓蓋形式被業(yè)內(nèi)廣泛使用，株洲市黃山路地下車(chē)庫(kù)為城市主干道下地下建筑，有一定的特殊性。文中對(duì)汽車(chē)荷載的取值，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的裂縫控制措施，托板柱帽柱上板帶優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓重抗浮設(shè)計(jì)等熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了闡述，結(jié)合工程實(shí)踐提出了比較實(shí)用的觀點(diǎn)，具有典型代表性，為其他類(lèi)似工程提供參考。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］CJJ 11-2011，城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］CJJ 37-2012，城市道路工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)手冊(cè)涵洞［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［6］于振洲，金光豪.地下車(chē)庫(kù)無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)措施［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［7］李國(guó)勝.多高層建筑基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—附實(shí)例［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

［8］關(guān) 宇.地下車(chē)庫(kù)無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法［J］.山西建筑，2013，39(10)：35-36.