地下車庫結構設計研究

陳旭

（中鐵上海設計院集團有限公司天津分院，天津 300073）

0 引言

現階段我國大力開發土地，雖然促進了房地產行業的發展，但土地市場逐漸趨近飽和狀態。開放商也逐漸控制工程造價成本，保障建筑結構設計最優化。在新經濟發展模式下，建設工程需要合理安排各施工階段工作，在節約型、環保型建設理念下，選擇最優設計方案。下面結合地下車庫相關設計進行探討。

1 地下車庫結構設計與計算

1.1 柱網、梁板的合理設計

地下車庫通常會采用雙向密肋及預應力雙向密肋樓蓋、主次梁樓蓋等結構型式。以山西某工程項目為例，具體在設計時需要注意幾個層面：短板邊跨度大于等于3.60m，梁跨度大于等于4.0m 時，懸挑長度大于1.5m 的懸梁施工規范要求起拱，需要注意雙向板的鋼筋放置、現澆板孔洞大小以及板內埋設管線等問題，需要在施工的準備階段，就確立好各施工環節的數據參數，保障施工操作的準確性。因為此項目工程建設為長矩形結構，在布置長形柱網時可根據工程實際情況采用適合的樓蓋形式，如：無粘結預應力無梁樓蓋為7.2～10.5m 等形式。雙向密肋的實心板能承擔大部分荷載并直接將荷載傳給柱子，可以加強梁的剛度，增加空間高度并減小板厚[1]。

1.2 擋土墻的設計與計算

對于外墻設計需要以擋土墻為基礎，綜合工程施工要素和土地利用原理，合理、科學設計。擋土墻設計能夠減少土地資源浪費，對建筑物與生態環境以及特殊地段設計具有保護作用。垂直荷載的變化會對擋土墻內力有很大影響，重垂直荷載也同樣不能忽略。如果垂直荷載過大，因其荷載作用會引起擋土墻內力占據很大比重；如果垂直荷載較小，可以依照邊界條件進行簡化計算，但支撐條件需要按照剛度比來確定。如果外墻扶壁柱的面積較大，又或者是與混凝土內隔墻的外墻板塊尺寸較大，就可以按照雙向板計算[2]。

2 基礎的選型及設計

2.1 車庫基礎設計

設計人員在對防水板進行構想設計時，需要考慮基礎埋置深度的取值，埋置深度范圍內的土體重力在滑動面上形成摩阻力，能提高地基的承載能力。如果設置鋼筋混凝土為防水底板，底板會與基礎相連，具有一定剛度，當地面土體發生滑移，底板對土的側向滑移，能夠對土地加以控制，增強土體結構的穩定性，也是土體的自重作用，其大小與防水底板的厚度、剛度、配筋情況、基礎之間的凈距離等因素相關。基于此，在我國很多建筑設計中會基于安全性考慮，采用防水底板制約土體滑移。

2.2 基礎計算方法

防水板的基礎內力計算方式采用的是簡化方法，針對防水板而言，尤其需要考量到水浮力的作用壓力。如果地下水位低于基礎底面，地基反力會在獨立柱基范圍之內；當地下水位高于基礎底面，防水板和基礎均受水浮力作用。因此，不管地下水存在是基于什么樣的情況，獨立基礎與防水板都是共同發揮作用的整體。從這個層面看，運用簡化方法來計算獨立基礎和防水板基礎具有一定的制約性，會因為誤差而有所影響，產生的誤差值大小取決于獨立柱基的計算彎矩與獨立柱基加防水板實際彎矩的“等效”程度。

3 裂縫與控制設計

地下車庫多為超長結構，容易造成混凝土結構開裂的問題。因此，設計者需要立足于建設整體綜合考量，結合超長結構建筑對施工帶來的不利因素，結合工程實際情況，確立可行性實施方案。如果增大結構伸縮縫間距或者是不設置伸縮縫時，施工人員需要采取相應的措施，以防結構開裂程度擴大。同時，對于地下車庫結構開裂，也會造成裂縫位置出現滲漏問題。所以，為了減少工程結構開裂影響，目前針對這個問題所采取的設計方法是盡可能不設縫，以此解決地下車庫出現變形、滲漏等問題，具體建筑結構施工所采取的防開裂措施如下：

3.1 采取補償收縮混凝土

補償收縮混凝土需要借助具有膨脹成分的水泥，按照一定的科學配比，通過與自身或者其他水泥成分發生反應，其中像膨脹劑就是依靠本身的化學反應或與水泥其他成分反應，與水泥、水拌和后經水化反應生成鈣礬石一水化硫鋁酸鈣。需要注意的是，補償收縮混凝土與普通混凝土有一定的區別：①通過既定條件的控制和約束作用，膨脹混凝土會建立相應的預應力，能夠改變混凝土內部應力狀態，增強建筑結構的穩固性，減少混凝土表面開裂問題，提高抗裂性；②在水泥硬化過程中，膨脹結晶體起到填充、切斷毛細孔縫作用，進而改善混凝土的孔結構，提高其抗滲透性。與此同時，需要做好補償收縮混凝土的養護工作，尤其是面對復雜的、施工面積較大的工程，需要嚴格把控溫度變化，需要保持混凝土內部溫度與外部溫度的平衡性，減緩混凝土溫度降低的速度，實現養護的實際作用。養護過程需要細致，綜合各個階段，全面做好養護舉措，如果出現養護不到位的情況，就會造成不暢，收縮混凝土失去原本的效能，和普通混凝土無異，并且也會產生裂縫[3]。

3.2 設置后澆帶

后澆帶在建筑施工中的作用十分重要，如果出現鋼筋混凝土結構出現下沉或者收縮不均勻等相關問題，會產生裂痕，而后澆帶的作用就是可以及時應對這種問題，將施工風險以及工程質量問題最小化。后澆帶是在早期混凝土施工中釋放約束力的一種施工技術，具體施工結構圖如圖1 所示。為此，施工人員需要全面掌握施工圖紙各環節的施工要點和工程建設的實際情況，嚴格根據工程建設標準進行施工操作，在基礎底板、墻、梁相應位置留設混凝土后澆帶。后澆帶澆筑的位置也有明確的要求，需要從建筑結構中找到受力較小的點。對于后澆帶的澆筑需要考慮氣溫因素，氣溫的高低變化會直接影響后澆帶澆筑的效果，通常會選擇在氣溫較低的時候進行澆筑，可以利用澆筑水泥或水泥中摻微量鋁粉的混凝土，使其強度增加，減少出現新澆筑的混凝土與原混凝土銜接處出現裂縫。新澆混凝土在硬結過程中會收縮，而已建成的結構受熱要膨脹，受冷則收縮。如果受到溫度影響使其變形，在結構內部就會產生溫度應力，根據變形程度大小在構件中也會出現不同程度的裂縫。

圖1 后澆帶

4 基坑支護施工

4.1 做好施工前的基礎準備

在地下車庫結構設計與施工中，基坑支護也是必要的工程，需要施工人員做好基坑施工的準備工作。首先，需要做好施工現場的清掃工作，與施工無關的雜物清除干凈，保持施工現場的平整度，按照相關基坑開挖施工方案及施工段的劃分，繪制施工總平面布置圖，根據工程人員對施工現場的實際勘察結果，確定開挖機械、路線，基底標高、邊坡坡度及土方堆放地點；其次，按照基坑開挖工期開始提前降水，并且工程建設單位需要安排合適的人員在開挖環節做好監督工作，配合開挖工作，24h 值守。在降水期間進行基坑水位的監測，保障水位降至基底標高500mm 以下，確保開挖期間降水不間斷；最后，完善好相關建設材料、做好質量檢測，試運轉機械設備，保障機械運轉正常再進行施工，同時，技術人員要確定基坑放坡尺寸及深度，做好基坑開挖底口、上口尺寸的放樣。在土方開挖前將坐標、標高控制點引測進施工場地，并建立高程、坐標場區控制網。

4.2 做好施工前安全培訓

由于建筑行業施工的特殊性，需要施工單位對作業工種做好培訓與安全教育，對施工人員進行技術考核。施工前土方組長向所有參加施工的人員進行有針對性的安全技術交底，確保每一位施工人員能熟練操作關鍵技術，能夠明確施工順序，并且具備良好的安全防范意識，對施工中所運用的各種技術與機械設備相關參數與功能使用都有一定的了解。與此同時，需要落實好安全監管措施，提高安全管理水平。施工單位需要安排專門的監管人員，從施工人員意識、施工設備、施工環境等方面進行全面審查，并且針對施工現場危險源地方，做好安全標識以及相應的防范措施。

5 結論

綜合上述對地下車庫結構設計相關內容分析，了解柱網、梁板的合理設計與計算，對基礎的選型及設計，并結合以往案例分析，針對裂縫問題通過補償收縮混凝土與后澆帶的方式，來解決裂縫問題，并且在基坑支護施工中，做好基礎準備工作以及安全防范。