地下车库的设计

马菁

摘要：本文结合上海某新建地库设计特点，对地下车库的设计进行了系统的介绍，对地下车库结构分缝设计、基础抗浮设计、灌注桩的裂缝计算等设计过程中遇到问题及解决方法总结，给今后类似工程设计提供工程实际问题解决方法参考。

关键词：不规则；抗拔桩；裂缝；配筋

Designofundergroundgarage

Majing

ShanghaiTongdaplanningarchitecturaldesigncompanylimited

Abstract：AccordingtothedesignfeaturesofanewbasementinShanghai，Thedesignofundergroundgarageissystematicallyintroduced，Thispapersummarizestheproblemsencounteredinthedesignofundergroundgaragestructurejoints，foundationanti-floatingdesignandcrackcalculationofcast-in-placepilesandtheirsolutions，itisthatprovidesengineeringsolutionsofpracticalproblemsforsimilarengineering.

Keywords：Irregular，Pulling-outresisitentpile，Crack，Reinforcement

１引言

随着生活条件的提高，人们越来越追求生活品质，私家车也成了家庭必备品。但原有老小区设计时规范要求的停车位已远远不能满足日益增长的停车需求，为解决这个矛盾，有些老小区规划新建地下车库来解决停车难的问题。

上海某住宅小区加建地库项目是为提高整个小区居民生活质量，解决停车难的问题而建。为满足整个小区停车需求及进出地下车库方便，新建地下车库设置电梯和楼梯等疏散交通。地下车库根据建筑需要，分别设置地下一层停车库和地下二层停车库。但因为是在已建小区内新建车库，比统一考虑楼房和车库的新建小区多了很多限制，同时经济上也增加了造价（譬如两个楼房之间一层地库仅有两个柱距，一个为柱距为通道，另一个柱距为停车位，这样的设计停车利用率低，外围护面积大，造价也高），但对小区居民停车问题带来很大改善。

２地下车库的设计

(1)结构的划分

因新建车库为在原有小区楼房之间空地和原有绿化之间新建，车库的形状严重不规则。如下图所示：

图中，1区为地下二层车库，2~4区为地下一层车库

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）（１）3.4.3条对凹凸不规则的规定：“平面凹进的尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%”，据此判定地库平面形状为严重不规则，还存在地下一层与地下二层相接问题；为解决这个问题，在不规则形状之间设结构缝断开，1区与2区、1区与3区，3区与4区之间均设置结构缝，将地库分割成相对规则的平面形状，分别进行结构计算并设计。

（2）基础设计

地基承载力特征值fak按照国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（2）中5.2.3条确定，并根据规范5.2.4条进行修正为fa。上部荷载作用下的净反力应小于fa，则地基承载力满足。根据甲方提供的地勘报告本工程地下一层车库基础落在③1夹层砂质粉土层，地下二层车库基础落在③２层砂质粉土层，经计算地基承载力满足承载力要求，同时满足软弱下卧层承载力计算。

（3）抗浮设计

地下车库基础的计算，需满足在高水位下的抗浮计算和底水位下的抗压计算。本地库顶覆土厚度为1.5米，整体浮力大于结构抗力。设计采用抗拔桩增加整体抗力，桩的承载力以抗拔为主，抗压承载力利用不充分，地下二层车库部分桩在底水位和高水位情况下，桩均不抗压，仅抗浮。所以本文着重于灌注桩的抗浮验算。

水浮力：Ｆw=γAｄ，其中γ取10KN/m2，ｄ为地下室底板底标高与地下室抗浮设计水位标高之间的距离，A：当整体计算时为整个地下室底板底的面积，当局部抗浮计算时为单个柱所承担水浮力的面积。

抗浮力：ΣG=（G1+G2+G3+G4）A+F1+F2，其中G1为顶板上覆土重荷载（包括地下水自重），G2为顶板自重荷载，G3为底板自重荷载，G4为底板上素混凝土面层荷载，Ｆ1为柱自重，F2为顶板梁自重。对边柱，地下室底板有外挑底板的，需要考虑底板顶覆土的重量，与柱相连的地下室外墙自重也需考虑在内。

根据《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）（3）12.3.2条和《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011（４）5.5.4条，抗浮计算需满足：ΣG≥1.05Fw。

根据现场实际情况——地库外墙离原有建筑距离较近，为减少桩基施工对周边环境的影响，减少桩基施工的挤土效应，并方便施工，设计采用钻孔灌注桩为抗浮桩。桩基抗浮，即桩承受抗拔力；本工程基础设计中桩的抗拔计算是重点，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（2）中8.5.9条：“当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算。单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定，并应加载至破坏。”根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）（５）中5.4.6条：“对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷实验确定单桩上拔静载荷试验及抗拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014（6）进行。”根据《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）（3）7.1.6单桩竖向抗压、抗拔、水平承载力宜通过现场静载荷实验确定。

由以上规范条文可知，试桩应反映工程桩的特征，包括桩的类型（预制桩、灌注桩），桩的截面尺寸和有效长度、桩的混凝土等级和配筋、土层特征、施工要求等，这样才能将试桩的结果用于工程桩。试桩一般要求在施工图设计完成前进行，由设计单位依据勘察报告提出试桩要求，应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态，以确定试桩承载力的特征值，取得安全、经济、合理的桩基承载力特征值。

根据《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）（３）7.2.9条，单桩抗拔承载力设计值Rtd宜采用静载荷实验按下式确定：Rtd=Rtk/γs+Gp。当没有进行桩的竖向抗拔静载荷试验时，单桩竖向抗拔承载力设计值可按下式进行估算：Rtd=（UpΣλifsili）/γ+Gp。在不同规范中，均给出了类似计算公式。通过以上公式可知，桩的抗拔和土的性质密切相关，地基土对桩提供支撑能力，确定桩的竖向抗拔承载力，但同时还应验算桩身强度和桩的裂缝。

（4）桩的配筋计算：

在灌注桩作为抗压桩时，主要利用灌注桩混凝土的抗压能力，配筋根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）（５）中4.1.1条：正截面配筋率可取0.65%~0.2%（小直径桩取高值）；对受荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定配筋率，并不应小于上述规定值。但作为抗拔桩，钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定：Ｎ≤fyAs+fpyApy。本工程地下一层车库和地下二层车库灌注桩的抗拔力取600KN，灌注桩的配筋取９根16的钢筋，配筋率为0.64%，抗拔力600x1000<360X9X201＝651240N，满足要求。

根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）（５）中5.8.8条，对允许出现裂缝的

三级裂缝控制等级基桩，按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度应符合下列规定：ωmax≤ωlim，根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）（７）中7.1.2灌注桩的最大裂缝按下式计算：

ωmax=αcrψσs/Es（1.9c+0.08deq/ρｔｅ），

按配筋率0.64%带入上式计算出的裂缝远不能满足设计要求0.2mm，将灌注桩配筋改为14根20的钢筋，配筋率为ρｔｅ=14x314/（3.14X6002/4）=1.56%，

σs=620X1000/（14X314）=141N/mm2，

ψ=1.1-0.65ftk/（ρｔｅ*σs）=1.1-0.65X2.2/（1.56%*141）=1.1-0.65=0.450，

ωmax=αcrψσs/Es（1.9c+0.08deq/ρｔｅ）

=2.7X0.45X141/（2.0X105）X（1.9x50+0.08X20/1.56%）

=0.000857X198=0.169<0.2。

由以上计算可知，提高桩的配筋率，裂缝才能满足规范要求，抗拔灌注桩的配筋率是由裂缝控制的，经裂缝计算的桩的配筋率比抗压桩大很多。

（5）地下室外墙的设计：

地下室外墙取单位长度为计算单元，外墙按照与基础相连端为固定端，与地下车库顶板相连端为铰接的计算简图进行计算，因上海地下水位较高，地下室外墙在地下水中，对外墙的计算需满足裂缝计算要求，裂缝控制在0.2mm以内。

（6）地下室顶板的设计：

本工程地下室顶板采用传统的梁板结构进行设计。在消防车通过的地方考虑消防荷载，对梁板设计按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012要求进行荷载折减设计。

3.结论

本文以上海某小区地下车库设计为例，依据现行设计规范，阐明了地下车库的设计要点，重点介绍了不规则地下车库分缝设计和地下车库的基础设计，基础设计中重点介绍了灌注抗拔桩的设计，灌注抗拔桩的配筋计算由裂缝控制，为今后类似工程提供一定的借鉴。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范GB50011-2010（2016年版）

[2]建筑地基基础设计规范GB50007-2011

[3]地基基础设计规范DGJ08-11-2010

[4]高层建筑筏形与箱形基础技术规范JGJ6-2011

[5]建筑桩基技术规范JGJ94-2008

[6]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2014

[7]混凝土结构设计规范GB50011-2010（2015年版）