住宅小区地下车库的结构设计实例分析

耿瑞彬

（山东建筑大学土木工程学院，济南250101）

住宅小区地下车库的结构设计实例分析

耿瑞彬

（山东建筑大学土木工程学院，济南250101）

近年来，我国居民的生活质量随着经济的高速发展也日益提高，同时，也促使居民对用车需求的增加，现在在新建的住宅小区内都普遍存在地下车库，小区地下车库的设计已经成为建筑设计必备的内容之一。本文以某住宅小区的地下车库结构设计为实例，阐述了地下车库的重要性，并结合目前采用的地下车库的新体系进行分析，希望对类似工程提供参考与借鉴。

住宅小区；地下车库；结构设计；实例分析

1　地下车库的平面布置

住宅小区的地下车库因受地面以上住宅楼的影响，总平面布置与城市中独立的专用地下停车库平面布置是不一样的。对地下车库的平面布局带来不利影响主要是受地上建筑的容积率、建筑密度、住宅间距、上部柱网及剪力墙布置等技术和使用要求。针对地上建筑的柱网和剪力墙布置情况，专家们会把地上住宅楼与地下车库的布局作为一个整体来设计。为了使车库的使用效率越高，就要使车道占用的比例越小。形成整体的停车空间的目的是提高相同面积下的停车量。具体做法：a.住宅地沿周边布置，形成大片空地做为停车场。b.把多栋住宅楼组合在一起是为了提高车库空间的完整性。c.为了不对小区的交通、消防产生影响，一般都把地下车库分割成几个片区来建设，尤其是对于那些大型的住宅小区[1]。

2　地下车库的结构构造

2.1柱网布置

柱网布置的设计依据是停车位和车道的特点，同时还要考虑：a.避免车辆相互碰撞，就要有足够的行车、停车空间；b.使用一定要灵活；c.合理性以及经济性；d.最大限度的利用空间面积；e.统一柱网尺寸。一般柱网尺寸有两种规格，一种是柱间停两辆车，尺寸为6m×8m，另一种是柱间停3辆车，尺寸为8m×8m。太小不利于行车与停放，太大造价成本偏高[1]。

2.2住宅结构与车库之间的连接方式

应根据具体情况来决定主体楼层与车库守法分开。如果主体楼房与地下车库之间没有沉降及超长问题，那么就可以不设永久缝。但是地下车库的基础一般埋深较大，原土压力大于土的基底压力，如果车库与主体楼房不设沉降缝就会使两者的基底差异沉降显而易见。解决差异沉降的措施如下：a.主楼用桩基结构，车库采用防水板柱基。b.通过对有关构件和配筋比例进行调整，来使差异沉降在规范允许范围内。c.通过减少结构裂缝来避免，尤其是当主楼与地下停车库连为整体时。d.在缝隙内采用粗砂来维持楼房地下室的侧向约束力。e.采用无梁楼盖的结构形式来解决[2]。

3　地下车库结构形式的选择

地下车库的结构选型与设计在整个建造过程中是非常重要的。在方案设计阶段就要多个方案进行详细的比较，然后论证，综合比较选出最优方案。一般情况下要考虑以下几个方面[3]。

3.1地下车库尽可能浅埋

在满足功能及基础深埋的前提下，地下车库是可以浅埋的。因浅埋具有一些优势；a.减少土方成本。b.减少室外外侧墙的土压力。c.减少地下室的底板和浮成本，比如沿海地带一些高水位地区。d.大大减少地下室渗漏风险。

3.2选择最优方案

根据实际具体要求，对顶板厚度、荷载以及净空要求进行计算，选择最大梁高要求；然后对多种顶板结果方案进行比较，常用的顶板方案有井字梁、十字梁、单向板、大板楼盖、无梁楼盖、预应力等；最后考虑的就是低造价方案。有些时候最优方案不一定是最适合的，还要根据具体进行选择，比如在主梁高适中的条件下，十字梁是要比井字梁造价便宜；但是如果载荷在特别大的情况下，就要选择梁高偏小的方案了，主要原因是十字梁体系的主梁弯矩大，会使钢量使用量大幅增加。另外，在一般情况下井字梁系统比大板楼盖节约些，但是在功能需要的情况下，板厚较大，或需要存在人防荷载时，大板楼盖体系就更为节省些。与此同时，除去以上需要考虑的因素外，还要充分考虑地下板的板厚条件，根据具体情况可以选用五梁楼盖板或筏板基础[4]。

4　工程项目

以某小区的地下车库建设为例，建筑平面尺寸大小为72m×156m，露出地面的建筑为4层高，地下为1层。该车库选用梁板体系的整体结构设计，而且无次梁设计，核心柱网选用8.1m× 8.1m的尺寸设计，并通过地下通道与小区住宅相连接。地下车库顶板结构选用以无次梁设计为主的梁板体系，平均的覆土厚度为1.3m。

4.1地下车库超长处理设计

住宅小区的地下停车库一般都要考虑伸缩缝设置的设计要求，但由于现在的小区都是属于住宅类的建筑，往往在设计时被忽视。然而此类设计也有严格的标准依据，在《混凝土结构设计规范》中明确规定：“现浇混凝土地下结构设计不设缝的最大长度限定为55m”。因此，依照此规范要求，该小区的建筑平面尺寸大小远远大于这一规定数值。综合考虑后，因为对混凝土裂缝的控制是该地下车库结构设计的重点，所以我们采用施加预应力的方法，但是由于此次工程工期较短且受到开发商工程预算的限制，我们无法施行这一设计方案。通过结构设计单位勘察发现，库顶顶板有相当厚度的覆土，厚度达1.2m，而覆土的应力变化随温度的变化差异较小。鉴于这一特殊性，只要能解决混凝土干缩的问题就可以解决此问题了[5]。在地下区域设计的过程中，均匀设置纵向居中1条后浇带，横向3条后浇带。每个后浇带的间距都设计在40m的范围以内，整体结构布局设计划分为8个部分，设置2000mm宽膨胀加强后浇带。为了保证后期建筑质量，就要使混凝土的收缩应力得到充分释放，并在后浇带的防水层加固，这样能够使其封闭的时间得以延迟。钢筋布置的类型基本以细密型的为主，钢与钢之间的间距要小于150mm。目前地下车库的顶、底板钢筋都是按照半拉通设计原则来设计的，这一设计的目的主要是为了增强建筑物的抗干缩能力。地下室外墙要经常进行保养，因其属于裂缝控制相对薄弱的环节。总之，为了应对混凝土的收缩应力，就要在设计规划阶段，考虑增加墙体在水平方向分布的钢筋的配筋率[5]。混凝土上膨胀加强带替代后浇缝示意图1如下。

图1　混凝土上膨胀加强带替代后浇缝示意图

4.2地下车库顶板消防车活荷载的选择

本项目的地下车库的照板垮尺寸设计为8.1m×8.1m，建筑中的活荷载的设计按照2006年版的《建筑结构荷载规范》，消防车满载重量按照300kN来设计，综合后按照标准地下建筑的消防车活荷载标准数值取20kN/m2。《荷载规范》4.1.1注3中补充到：“若建筑设计不符合本表的设计要求，则可以遵循车轮局部荷载结构效益的等效原则，将其换算为等效均匀分布的荷载数值”。

此外，考虑到本工程地下车库的覆土厚度为1.2m，所以可以采用折减的方法来计算车库中消防车的活荷载。因此厚度的覆土可以对消防车的车轮起到一定的扩散作用。这种设计方式一方面可以降低建筑物的配筋量和高度，另一方面也可以降低建筑物的工程造价。通过有关的公式进行计算可知，最后车库的活荷载数值取为8.69kN/m2，小于20kN/m2。但要考虑覆土具有一定的扩散作用，顶板局部加腋主梁设计，局部设备用房开洞处采用加腋梁板结构。梁跨设计8.1m，梁端处梁高设计1.0m（见图2）。计算结果表明，采用加腋梁会增大室内设备走管线高度，加腋梁梁端负筋较普通量明显减小，总体配筋比较经济。

4.3地下车库的外墙设计

图2　加腋梁剖面图

4.3.1选择合适的室外地面活荷载

消防车的停放问题一般都是地下建筑在设计的初期就要考虑到的，这样做的目的是可以在火灾发生时有时间预留出消防车停歇时的负载数值，就要加大室外地面活荷载的数值。这种做法主要是为了在事故时，救灾期间可以使消防车停在地下停车库的正上方。但是在现实情况下，消防车在执行消防任务时所处的位置都要与建筑物之间留有一定的安全距离，尤其是在消防云梯上升的过程中，这样就可以减少消防车直接停歇在地下车库的上方。消防车的荷载量设计为3kN/m2，车的占地面积最小值103m2，总重量在满载为300kN来计算得出的。另外在消防规范要求中，如果消防车通道与建筑主楼外墙间距大于5m，可以忽略地下车库的外墙应力受到的影响。而对于小区一般消防通道不会大于9m，故要按沿道路横向范围分析一、二列车队的荷载作用即可。根据图3示意，前车轮荷较后轮小，距离也较远，所以分析单、双向板，若消防车4个后轮作用于板跨中心，则2个前轮荷载作用范围已超出该跨范围，故此计算中只考虑较大的后轮荷载，按照荷载规范4.1.1条的条文说明，轮胎着地尺寸为0.6×0.2m，参照JTJ021-89中第2.3.1条300kN汽车的平面尺寸及平面布置图，按照图4经相关计算，保障建筑安全的室外地面活荷载设计数值取5.2kN/m2[6]。

4.3.2配筋设计规划

图3　300kn汽车平面尺寸

图4　消防车中后轮扩散后荷载范围

在本项目地下车库结构设计中，计算采用整体浇筑的框架柱的外墙板的配筋时，采取双向板计算，其余外墙板的配筋计算均采取单向板。针对外墙水平荷载，其设计则按照上小下大的梯形分布来考虑，当然，如果遇到有地下水压的情况，外墙的设计加入水的侧压力内，至于土的容重的取值则按照浮容重值来取。而对于双向板的计算，一般假设板上端简支，其下端和左右两边都固定的模式。特别要注意的是，在对框架柱内外侧进行配筋计算时，务必将双向板左右两端所传递的荷载数值计算在内。至于单向板，其计算模型可以按照构造配置来确定墙体配筋分布，来假设上端简支且下端固定的方式。外迁迎水面保护层的厚度为大于或等于50mm，验算裂缝的宽度小于或等于0.2mm。

4.4防水板的设计

无梁板设计在地下车库中都普遍使用，在计算防水板配筋时，如果水位较高，则一定要把独立基础的高度和平面尺寸，作为柱帽来对无梁板进行考虑。在计算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时，要把柱独立基础计算所需防水板下部钢筋锚入独立基础或承台内。一般情况下当水浮力较大时，配筋的计算标准就是依据无梁板柱上板带在该处的防水板厚度和弯矩，尤其是防水板与承台之间的配筋。短筋一般是要另外附加设计，此外还要依据规范的要求，检验防水板与承台变截面处的冲切计算方法是否符合，特别是在桩数较少并且承台尺寸较小的时候，更应加大承台尺寸[6]。

4.5地下车库的安全管理

小区地下车库结构设计的基本目的，就是为了能够更方便合理的管理地上建筑临时停车和地下车库停车，主要通过智能化的汽车库管理系统和机动车出入口这两方面结合体现：比如为了提高机动车出入口的通行效率，可以采取远距离读卡的方式对进出小区的车辆实行管理，可以实现不停车就能进出小区车库。为了快捷、高效地引导汽车入库就位，可以在小区地下车库入口处、车库坡道以及车库内部设置一些电子引导器，另外可以安置一些带有视频功能的安防监控系统来对小区车库进行监视和管理，再对这些电子终端统一配备专门的人员进行看管和维护；还可以在车库中设置随时能显示有无停车位置的智能化车位系统，并且在入口处显示车主的车位号码。同时，在行车道上方或两侧设置指示牌，将不同车主的车位号码与停车区域进行划分和引导，从而将车主引导至指定的停车位[6]。

5　结语

本文综述了地下小区车库的结构设计方法，并以某小区地下车库为例进行了具体分析，对小区车库设计中可能出现的问题做了详细叙述，也阐述了地下车库的重要性。车库不仅要提高小区的停车率，还要方便居民使用，融合经济性、合理性、适用性和安全性为一体，希望对类似工程提供参考与借鉴。

［1］GB50010-2002，混凝土结构设计规范［S］.

［2］李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［3］GB50009-2001，建筑结构荷载规范［S］.

［4］童林旭.地下车库建筑设计［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［5］刘从儒.地下停车场库［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005.

［6］张昌权.地下车库的规划与设计［J］.地下空间，1999（03）：12-13.

TU248.3

A

1673-1093（2015）10-0077-04

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.10.017

耿瑞彬（1981），男，山东沂源人，硕士，建筑结构专业。

2015-05-25；

2015-06-07