摘要：对全埋式地下车库的顶板和底板的结构选型，从经济性、结构的合理性、施工的难易程度等方面进行了论述，并进行实例分析。
关键词：加腋大板；平板式筏基；抗浮计算
一、前言
钢筋混凝土结构建筑中，楼盖结构的材料用量占整个结构材料用量的30%～40%，而地下结构顶板和底板由于要承受较大荷载，其材料用量在整个结构中所占比例会更高，顶板和底板结构造价的节省，会带来很大的经济和社会效益。本文通过设计实例，对地下车库顶板的各种结构形式以用钢量、混凝土用量进行比较，确定加腋大板为地下车库顶板结构形式。考虑到地下车库地基承载力较低并考虑到结构的合理性、施工的可行性、经济性，确定平板式筏板和柱下局部元宝形变厚度筏板为地下车库底板和基础结构形式。
二、加腋大板和平板式筏基
全埋式地下车库的顶板大多为露天，需要设计较厚顶板以满足防水抗渗要求。为了充分发挥厚板的承载能力，按1／35高跨比设计，厚度取250mm时，板跨可达8.75米。地下车库柱网的跨度一般约为8.1米左右，与经济板跨接近，由此可见加腋大板结构的技术经济指标优于板内加设十字梁、单向板等常规结构；加腋大板结构形式的顶板，由于没有次梁，可以节省钢筋绑扎、模板制作和安装的材料和人工费用；室内空间简洁明了，为使用者在视觉观感方面营造了良好的空间环境。
筏板基础具有刚度大、受力均匀，可以调整不均匀沉降或跨越溶洞等特点，适用于土质较差、地基承载力较低的框架结构的地下车库。而筏板基础中的平板式筏基具有板钢筋布置简单、降水及支护费用相对较低、施工难度小等优点，在实际工程中应用相当普遍。平板式筏基常用的基础形式有：等厚度筏板基础和变厚度筏板基础。在平板式筏板基础设计时，筏板厚度的确定是关键，由于地下车库框架柱下对筏板基础的冲切力较大，工程设计中常常采用柱下局部加厚的办法来满足筏板冲切设计需要。
三、案例分析
以余政储出【2012】58号地块开发项目地下车库为例。本工程为单层非人防地下车库，面积约为35000m2。由于地下车库顶板以上为露天且顶板上覆有1.5m以上的厚填土，部分顶板以上需考虑消防车道、消防登高面，因此顶板的结构选型应重点考虑顶板防水和顶板以上荷载，做到经济合理。
1、基本参数
露天区域柱网尺寸一般为：6.6m×8.1m；
地下车库层高：3.9m；
地下车库顶板上覆土厚度：1.5m以上；
地下车库顶板上活载：一般取5KN/m2；消防车道、消防登高面取20KN/m2；
地下车库梁、板挠度及裂缝控制不考虑消防车荷载组合；
梁、板混凝土强度等级为C30，钢筋级别为Ⅲ级。
2、地下车库顶板的选型和计算
（1）加腋大板结构、十字交叉梁结构、单向板结构的合理性比较
按《地下工程防水技术规范》GB50108—2008第4.1.7条，防水混凝土结构厚度不应小于250mm。为充分利用顶板的强度和刚度，板跨可取至8m左右，与柱网长跨接近；由于厚板平面外刚度较大，十字交叉梁结构或单向板结构对增加厚板强度和刚度的作用不明显；十字交叉梁结构或单向板结构是以集中荷载的形式传递给主梁，而加腋大板则是以三角形或梯形荷载的形式传递给主梁，荷载传递更加均匀；十字交叉梁结构或单向板是平面结构，而加腋大板虽然在设计中仍按平面结构，但其空间结构作用明显，可看作双向拱的拱壳结构，从受力性能上来说，空间优于平面。
（2）加腋大板结构、十字交叉梁结构、单向板结构的技术经济指标比较
采用盈建科结构计算软件进行分析比较，加腋大板结构比十字交叉梁结构或单向板结构混凝土用量略大，但加腋大板结构比十字交叉梁结构或单向板结构用钢梁少25%左右，详见表1。经过以上比较，本工程地下车库顶板采用加腋大板结构。
（3）框架梁竖向加腋和配筋
由于柱网长跨方向跨度为8.1m，跨度较大，设计框架梁高度过高会影响建筑净高，但梁高度过小又不能满足梁端抗剪要求，因此选择梁端竖向加腋的形式，既不影响建筑净高又能满足梁端抗剪。本工程在8.1m长跨方向为400×950框架梁，梁端竖向设250高，1200长腋。计算400×950框架梁梁底需配置1425钢筋，而梁端只需配置425，为方便施工，梁底425伸入框架柱，其余梁底钢筋在腋内锚固，见图（d）。
1—梁底筋425拉至框架柱内锚固；2—其余梁底筋在腋内锚固
3、地下车库底板和基础的选型
（1）由于地下车库底板下基础持力层承载力较低（基础持力层为3-1层砂质粉土，地基承载力特征值为150kPa），可选用平板式或梁板式筏板基础；考虑到平板式筏板基础具有施工简单、易于操作、费用相对较低等优点，选用平板式筏板基础。由计算冲切承载力确定筏板厚度为450mm，柱下采用局部加厚的办法来满足筏板冲切设计需要。
（2）柱下局部加厚做法有底平形和顶平形两种。底平形的优点是筏板底部钢筋受力直接，利用率高，基础底面建筑防水质量有保证，施工难度小，缺点是底板面以上需要大范围回填土至建筑地面标高，施工困难，不经济；顶平形的优点是柱墩顶和筏板顶平，不需要回填土，且层高较底平形低，缺点是钢筋需多次锚固搭接，受力不直接。综合比较后选择元宝形变厚度筏板，较一般顶平形变厚度筏板具有受力直接，建筑防水易施工等特点，详见图（e）。
（3）地下车库抗浮计算
取8.1mx6.6m跨底板验算：
1）抗浮力恒载计算：
底板450厚 25×0.45＝11.25 kN/㎡
底板顶100厚素砼垫层 20×0.10＝2.0 kN/㎡
顶板250厚 25×0.25＝6.25 kN/㎡
覆土1500厚 16×1.5＝24 kN/㎡
500×500框架柱 25×0.50×0.50×（3.9－1.2）＝16.8kN
400×950、350×850框架梁
25×0.4×0.5×（8.1－0.5）×2＋25×0.35×0.4×（6.6－0.5）＝97.4kN
2700×2700柱墩 25×（ 2.7×2.7×0.4）＝72.9
F抗＝11.25＋2.0＋8.25＋24＋（16.8＋97.4＋72.9）÷53.5=49.0 kN/㎡
2）水浮力计算：
最高抗浮水位为85国家高程系标高5米，板底绝对标高为0.45米，得每平方米浮力标准值为：
F浮＝（5－0.45）×10 ＝45.5 kN/㎡
3）抗浮验算：
按《建筑地基基础设计规范》GB 5007—2011第5.4.3条
F抗÷F浮＝49.0÷45.5＝1.08 ＞1.05
柱下不需要设置抗浮桩，地下车库自重已经能够满足抗浮要求。
四、结束语
全埋式地下车库的顶板和底板的合理选型，对结构设计意义重大。合理的选型不但能够充分地保证结构的合理性，还能在节材节工、降低造价的同时降低施工难度、保证施工质量，最终赢得市场。
参考文献：
[1] 彭丽红等．加腋整间大板结构的设计及应用[J] ．广东土木与建筑，2008，（07）
[2] 陈岱林等．PKPM基础设计软件功能详解[M] ．北京：中国建筑工业出版社，2009
论文作者:庄峥宇
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/19
标签：结构论文; 顶板论文; 地下车库论文; 底板论文; 基础论文; 厚度论文; 荷载论文; 《基层建设》2016年1期论文;