株洲市黄山路地下车库无梁楼盖结构设计

王成虎

(湖南省株洲市规划设计院，湖南株洲 412000)

1 工程概况

株洲市黄山路地下车库位于黄山路与滨江南路交汇处，在湘江西侧，中心医院的北侧，其上部的黄山路是株洲市的城市主干道。总用地面积为6 300 m2，总建筑面积为6 252 m2。该地下车库为公共车库，主要服务对象是滨江南路沿江风光带、酒吧一条街、中心医院、科艺花园的汽车停放，该项目的建成能大大减少沿线的停车压力，为株洲市创建合理的交通系统，更好地改善沿江风光带停车难的问题，更好的服务大众。地下车库标准柱网8.0 m，层高3.9 m，顶板覆土1.5 m。

2 楼盖结构选型

目前常用的地下车库楼盖结构形式有梁板式和无梁楼盖两种形式，楼盖形式的选取与建筑净高要求、上部载荷、设备管线、地下水位、土方与支挡、综合造价等因素有关。根据多个项目的工程实践经验，该项目采用无梁楼盖比较合适，是基于如下几个方面考虑的:

1)无梁楼盖可以减少层高提高净高，减少地下车库埋置深度，节省土方开挖及抗浮成本。2)车库上部为城市主干道，考虑城—A级车辆荷载，等效均布活荷载较大，能充分发挥无梁楼盖承载潜力。3)设备管线从柱帽托板之间区域穿过，有利于提高净空。最终综合以上各种因素选用了无梁楼盖结构形式。竣工时候结构内景如图1所示。

图1 地下车库内景（竣工）

3 主要荷载(作用)取值

汽车荷载:地下车库汽车荷载按城—A级考虑，采用车辆荷载计算，为方便计算，结构设计以双轮组单轴载100 kN为标准轴载。车轮的横向中距1.8 m，两车最小间距1.3 m，车轮着地0.6 m×0.25 m(宽度×长度)，顶板覆土1.5 m，车轮按其着地面积的边缘向下作30°角分布。当几个车轮压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准，如图2所示。

本项目同时考虑6辆车共同作用，横向分布宽度a=a1+2Htg30°=19.63 m，纵向分布宽度 b=b1+2Htg30°=1.98 m，汽车的垂直压力

温度作用:地下车库长度146 m为超长结构，为控制超长混凝土结构的收缩变形，地下车库设置三道施工后浇带(见图3)，后浇带带宽800 mm，滞后45 d以上采用比相应结构构件高一级的微膨胀混凝土(UEA膨胀剂)浇筑。施工阶段后浇带两侧构件妥善支撑，确保构件的承载能力和稳定性。后浇带之间按间距小于20 m设置2 000 mm宽补偿收缩混凝土膨胀带。除设置后浇带外，拟采取以下措施来减小混凝土收缩和温度应力的不利影响:1)混凝土强度等级不宜过高，选用C35。2)采用低水化热水泥和级配良好的碎石骨料配置混凝土。3)采用高效减水剂，降低水泥用量，严格控制水灰比。4)合理的施工组织、浇筑混凝土低温入模、加强混凝土养护、后期湿度覆盖保养等。

图2 汽车横向布置

图3 后浇带示意图

图4 平托板式柱帽（现场）

图5 平托板式柱帽示意图

4 托板柱帽形成柱顶刚域及柱上板带优化配筋

地下车库无梁楼盖柱网8.1 m ×6.5 m(8.1 m ×5.5 m)，柱截面0.6 m×0.6 m，顶板采用实心无梁楼盖板厚500 mm。为了使柱与板的连接更为牢固，保证板在柱支承处有足够的抗冲切能力，合理分布弯矩，采用平托板柱帽(如图4，图5所示)，边墙设置半托板柱帽。托板宽度2.6 m，可有效地减少冲切面b的冲切力，以满足抗冲切承载力。托板厚度400 mm，有效地增加柱上板带支座负弯矩配筋时的截面计算高度h0。无梁楼盖计算采用PKPM系列SLABCAD楼板有限元分析软件，将无梁楼盖分为柱上板带和跨中板带，在板带上设置若干剖面，进行有限元分析，对各剖面应力积分求得剖面内力，然后计算弯矩配筋。

工程实践中发现不同设计院柱上板带配筋差异很大，SLABCAD板带交互设计及验算中提供了柱子边缘及柱帽边缘配筋数值。如图6，图7所示典型柱上板带内力包络及配筋结果。柱子边缘配筋取柱边弯矩，计算高度取托板厚度与无梁板厚之和;柱帽边缘配筋取柱帽边弯矩，计算高度取无梁板厚。很多设计院保守起见取前者配筋数值出图，造成一定的浪费。

图6 柱上板带内力包络及配筋（柱子边缘）

图7 柱上板带内力包络及配筋（柱帽边缘）

托板柱帽形成柱顶宽支座，支座反力近似按三角形分布，在柱帽有效宽度边缘处反力最大，柱中心处为0，可有效地减少计算跨度。柱与托板连接位置会形成一定区域的刚域，支座负弯矩应取刚域边缘处的弯矩值。如图8所示为柱上板带刚域边缘处内力包络及配筋结果比柱子边缘内力及配筋减少12%，可按刚域边缘数值结果出图，如采用托板和斜柱帽的组合经济效益更加显著。

5 抗浮设计及独立柱基防水板

根据阿基米德原理，地下水压力会对结构产生浮拖作用，现行规范对抗浮稳定性验算提出要求。抗浮设计是保证抗浮稳定性的重要手段，一般可采用两种途径:1)主动抗浮措施(通过控制地下水，排水减压或截流来保证抗浮稳定)应用较少;2)被动抗浮措施(通过提高抗力达到抗浮稳定)行业中广泛应用，常用的抗浮措施有抗浮锚杆、抗拔桩或压重等方法。

图8 柱上板带内力包络及配筋（刚域边缘）

根据岩土勘察报告内容，地下室抗浮设计水位标高为44.58 m，设计抗浮水头为6.55 m，抗浮水位较高。为了解决基础抗浮问题，本项目采用压重抗浮措施分别在地下室顶板覆土1.5 m，地下室底板上回填1.0 m厚，重度为20 kN/m3的炉渣水泥分层压实。如图9所示，底板压重增加了基础埋深，浮力也会随之增加，适用于浮力不大的情况。抗浮稳定验算满足Gk/Nwk≥1.05(Gk为建筑物自重及压重之和;Nwk为浮力作用值)。

图9 抗水板压重抗浮

根据岩土勘察报告内容，场地自上而下分为杂填土、耕植土、粉质粘土、粗砂、中风化砾岩五层。①杂填土，层厚1 m～5.2 m，主要由粉质粘土组成，含砖块、混凝土块等建筑垃圾。②耕植土，厚度0.5 m～2.7 m，平均1.17 m。主要成分为粉质粘土含少量有机质成分。③粉质粘土，可塑～硬塑，普遍分布，层厚3.9 m～8.0 m。④粗砂，黄褐色，灰色为主，松散～稍密，饱和，该层厚度较大。⑤中风化砾岩，砾状结构，中厚层状构造，岩石节理，裂隙发育，岩芯完整，属较硬岩。基础采用天然浅基础，以粉质粘土为基础持力层即可满足要求。

最终选用独立柱基防水板基础传力明确且工程费用低，此种结构类型独立基础承担全部竖向荷载，防水板仅起抗水作用无筏板传力的性质。为了使防水板不承受地基反力，在防水板底部铺设聚苯板(如图9所示)，聚苯板有一定的压缩能力其厚度经过防水板变形计算确定。防水板的传力模式随着抗浮水头的位置变化而不同。向下荷载包含板自重、上部建筑地面做法重量及活荷载，向上荷载按水浮力减去防水板自重及上部建筑做法重量。独立基础为防水板提供四角点边界条件，通过PKPM JCCAD防水板抗浮计算模块计算。

6 结语

无梁楼盖作为一种比较经济的楼盖形式被业内广泛使用，株洲市黄山路地下车库为城市主干道下地下建筑，有一定的特殊性。文中对汽车荷载的取值，超长结构的裂缝控制措施，托板柱帽柱上板带优化设计，压重抗浮设计等热点问题进行了阐述，结合工程实践提出了比较实用的观点，具有典型代表性，为其他类似工程提供参考。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］CJJ 11-2011，城市桥梁设计规范［S］.

［3］CJJ 37-2012，城市道路工程设计规范［S］.

［4］GBJ 130-90，钢筋混凝土升板结构技术规范［S］.

［5］顾克明，苏清洪，赵嘉行.公路桥涵设计手册涵洞［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［6］于振洲，金光豪.地下车库无梁楼盖结构设计技术措施［M］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［7］李国胜.多高层建筑基础及地下室结构设计—附实例［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［8］关 宇.地下车库无梁楼盖结构设计方法［J］.山西建筑，2013，39(10)：35-36.