地下车库的设计(转自点滴结构-感悟人生).doc

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1、地下车库的设计(转自点滴结构,感悟人生)Striveman一.引言:近年来,在大中城市的住宅小区设计中,根据有关规划的要求,车库经常是必备的项目,而为满足园林绿化的需要,车库经常设计成地下车库,车库顶板上往往回填2~3米覆土,车库的结构型式为框架结构,柱网一般为8×8m,而且是顶板采用无梁楼盖,基础底板一般采用筏板基础(有梁或无梁),也常采用独立基础加防水板做法,这需要根据工程的实际情况通过进行经济性比较后加以确定。总的说来,符合下列条件之一时,可优先考虑独立柱基加防水板方案:1、地下车库与高层建筑整

2、体相连,为调整高层与车库沉降差而有意加大车库沉降量时;2、地下水位较低,无需在底板上增加压重,就能满足抗浮要求,且地基承载力较高时;3、在仅有防水要求而无水浮力作用的地下室。独立柱基加防水板的做法见图1。根据笔者近年来的设计实践,发现在结构设计中经常使设计人员感到困惑的主要是以下几类问题:1.地基承载力的确定。2.挡土外墙的基础型式。3.防水板的内力计算。4.挡土外墙内力计算。本文结合笔者自身的设计实践,就以上几类问题谈谈自己的看法。二.地下车库设计中的常见问题分析(一)地基承载力修正深度根据文[1]

3、的规定,建筑物地基承载力应进行深宽修正:fa=fka+ηbγ(b-3)+ηdγo(D-1.5)......(1)式中:fa--修正后地基承载力标准值fka--修正前地基承载力标准值D--基础埋置深度其余参数的物理意义详见文[1]。在确定地基承载力参数的过程中,最让设计者把握不定的是埋置深度D,事实上,这在文[1]中早有规定,那就是对于采用无梁楼盖之满堂基础,其埋置深度从室外地坪算起,即D=D1。但当采用独立柱基加防水板时,则应按下列规定取值:1)外墙基础埋置深度:D=(D1+D2)/2。2)内柱基础:

4、一般第四纪沉积土:D=(3D1+D2)/4;新近沉积土及人工填土:D=D1。式中D1、D2分别为从室外地面和地下室地面起算时的基础埋置深度。需要特别指出的是:在北京地区,当车库基础与主体高层建筑之基础整体相连,为使车库沉降量不致过小,应尽量提高车库地基土的计算承载力,此时,基础埋置深度不分内、外墙(柱),一般取:D=(D1+D2)/2,详见文[2]。一旦确定了D值,修正后的地基承载力也就不难计算了。(二)挡土外墙基础型式的确定众所周知,柱下扩展基础(独立柱基或条基)上部荷载重心应尽量与基础底面之形心重

5、合,当基础采用独立柱基加防水板做法时,对中柱而言,设计时均设计成中心对称基础,对于挡土外墙,有的设计者只考虑墙体承担顶板传来的轴力,而据此设计成中心对称条基,这是否正确,我们就有必要从车库的受力图来加以分析。从图2和图3车库受力图我们很容易看出:由于防水板和基础是同时施工的,在周边回填土和顶板覆土施工后,防水板和基础是共同受力的,就如同带柱帽的无梁板整体基础一样。二者的差别就在于荷载分布不同,无梁板整体基础下受均布的基底反力,而当采用独立柱基加防水板时,由于防水板下铺设了易压缩材料(如聚苯板或松散炉渣

6、),因而当地下水位在基础底面以下时,地基反力仅作用在独立柱基范围内,防水板范围内是无地基反力的。正如图2所示。当地下水位上升以后,则防水板和基础均受水浮力作用,根据力的平衡关系,不难推断,此时,基底下的地基反力将减小,随着水位的不断上升,防水板下的浮力将不断增大,而基础底面以下的地基反力将不断减小,直至水位升至抗浮水位后,这种地基反力的调整过程方达稳定,受力图如图3所示。由此可见,无论基底下是否受水浮力作用,独立基础从来就不是独立的,而是自始至终与防水板成一整体,共同工作,就如同带柱帽的无梁板整体基础

7、一样。因此,那种将挡土墙基础往外扩大成所谓的"中心受力"基础是不必要的,一者浪费材料,二者对外包防水的施工带来不便。(三)基础及防水板的内力计算在独立柱基加防水板的内力计算中,有一种作法是将独立基础和防水板分别进行内力计算,具体作法是:将独立柱基及防水板人为地分割成两部分,在地下水浮力的作用下,对基础底板按有柱帽无梁楼盖计算,此时仅考虑水浮力的作用。独立基础在设计时与普通独立基础完全相同,即承担全部竖向荷载,而不考虑防水板的作用。而事实上,我们从图2和图3可以清楚地看出,无论是有无地下水,柱下基础均不

8、可能是真正的"独立基础",而是始终与防水板共同工作。同样地,防水板也不仅仅是在水压力作用下才产生内力,因为独立基础和防水板作为一个整体,尽管无地下水时,地基反力只是作用在独立基础范围内,但同样对独立基础以外的部分产生内力,由此可见,那种将独立基础和防水板人为地割裂开进行内力计算是不妥当的,与结构实际的受力模型是不相符的,正确的做法,应该是不论有无地下水,均应按有柱帽无梁楼盖进行设计,由此同时计算出独立基础部分以及防水板部分的内力。很显然,由于图3所示的受

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