地下车库结构设计及计算实例

地下车库结构设计及计算实例

[摘要] 本文通过上海某楼盘地下车库的结构设计计算实例，参考了国内相应的规范和规程，并比较与分析了不同的车库顶板以及基础设计方案。

[关键词] 地下室外墙；无梁楼盖；梁板式楼盖；筏板；抗冲切；抗剪；抗浮；地基承载力

本工程为上海某楼盘独立地下车库，地下一层，上部设绿化覆土带。车库顶板采用无梁楼盖加柱帽结构，基础采用独立柱基加抗水板的做法。以下为该地下车库的设计计算分析过程：一、抗浮验算

由于本工程为一层独立地下室，因此该地下车库需要进行局部抗浮计算，取单个混凝土柱子进行验算。

水浮力F w w hA

其中，γ取 10KN/m；h 为地下室底板标高至地下水位标高之间的距离；A 为单根柱子所属底板面积。

抗浮力∑G=（G+G+G+G）A+F+F+F

其中，G为顶板上覆土重荷载(包括地下水自重）； G为顶板自重荷载；G为底板自重荷载；G为底板上素砼面层荷载；F为柱自重；F为顶板柱帽重；F为底板柱帽重。(如有底板外挑压土自重应考虑进行)

分别根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010（以下简称《规范》）条以及《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011 的条规定，满足

≤∑G 即无须设置抗拔桩。（取为综合考虑有关规范规定所选取的经验值）

二、地基承载力验算

以基底持力土层的抗剪强度指标计算地基承载力（考虑深度修正），并以此计算值作为本次设计的地基承载力设计值。

根据《规范》求得f d (1/ 2)N r r b N q q0d N c c C d

上部荷载作用下地基净反力为N / A w dh 应小于f，（∑N为基本组合）则地基承载力满足要求。

三、地下室外墙计算

地下室外墙计算简图见下图，取外墙单位长度为计算单元。

A

首先应求出土压应力 P 、P ： P 1 K 0 (P 0 h 1 sat h 2 ) w h 2 ; P 2 P 1 w h 3 sat h 3 其中静止土压力系数 K 1 sin ，P 为地面荷载，一般取 10KN/m ，γ为无地下水土体 重度，γ

为土体饱和重度，γ为水重度。

（P 、P 为设计值） 根据《建筑结构静力计算手册》关于单跨梁的 内力计算内容算得最大正弯矩 M M

以及最大负弯矩

。然后根据《混凝土结构计算手册》

查得 A 。

接下来应验算外墙裂缝宽度，取正负弯矩中较 大值进行验算。

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

（以下简称《砼规范》） 求得

M

sq A

，其中， M 为最大弯矩的准

0 s

永久值；

应用《砼规范》） 得

A s

；

te

te

应用《砼规范》） 求裂缝间纵向受拉钢

筋应变不均匀系数：

应用《砼规范》） 求最大裂缝宽度：

f tk

；

te

s

max

o s

cr

E s

d eq

)；

te 按最不利考虑，当 z= 时，（z 为纵向受拉钢筋合力点至截面受压合力点的距离，且不 大于 ）x=；

则受弯构件表面处的最大裂缝宽度为：

s max =（h-x ）/ (h 0-x) max ，该值应小于

。

四、车库顶板结构选型及计算

车库顶板结构形式目前主要有传统的梁板式结构和无梁楼盖结构等。梁板式结构的优点是 施工工艺较为成熟，现代地下车库空间较大，柱距也较大，采用一般梁板式结构时，由于梁截 面高度大，机电管道需要在梁下通行，从而加大了对层高的要求；而无梁楼盖是一种双向受力

2

楼盖，在楼盖中不设梁，楼板与柱构成板柱结构体系，具有整体性好，建筑空间大的特点，近 年来发展较为迅速。

目前根据很多已建项目可知，同样的项目梁板式结构与无梁楼盖结构形式在混凝土用量上 几乎接近，而在钢筋用量上无梁楼盖结构明显较梁板式结构节省。

下面主要介绍该顶板的结构验算。

1.顶板配筋计算（地下水位高于地下室顶板）

通常顶板配筋须经有限元分析软件进行计算而得， 这里仅介绍简单的手算复核方法。 顶板面荷载 P = P+ P - P = P+γh -γh 其中，P 为地面荷载，一般取 10KN/m ；γ 取 10KN/m ；h 为地下室顶板至地面标高之间的距离；

h

值）满足设计计算条件有：

为地下室顶板至地下水位标高的距离。（该荷载为设计 1）每个方向至少有 3 个连续跨；

2）任一区格内的长边与短边之比不大于 2；

3）同一方向上的相邻跨度的中至中跨长的变化不超过较长跨内的 1/3； 4）活荷载与静荷载之比≤3； 若满足以上条件，则：

1 x 方向总弯矩设计值 M = 8

Pl y (l x C )2 ； y

方向总弯矩设计值 M = 3 8 Pl x (l y 2 C )2 3

其中， l x 、l y 为两个方向的柱距；P 为顶板面荷载；C 为柱帽的计算弯矩方向的有效宽度

l x

1 柱上板带和跨中板带弯矩分配值（表中系数乘 M ， 当 l x

l y

l y

时， 可近似采用）

表 1

截面位置

柱 上 跨中板带

端 跨

边支座截面负弯矩 跨中正弯矩

第一个内支座截面负弯

1

2

内 跨

支座截面负弯矩 跨中正弯矩

求得 M 后，可根据 x

h 0 (1 1

2M ) 求出相对受压区高度，然后根据 A

f bh 2

s

1 f c

bx

求得

f

1 c

y

M

每米跨配筋面积；也可根据近似公式 A s

f y

求得。

然后按计算墙体相关公式计算裂缝，注意板面控制裂缝宽度为 ，板底为 。 2．顶板抗冲切承载力验算

F l

N F

其中， F l 为集中反力设计值； N

N 1 N 2 ；

（N 为柱距范围内上部传至顶板的荷载设 A

计值，N 为柱本身自重）F

PS ；（P 为上部板面荷载设计值，S

(L 1

)2 或 (2L

H 2

2

)2 ） 应用《砼规范》） 得 F l h f

t

u m h 0 ，当该式不满足，则应用《砼规范》） 得 F l f t u m h 0 并且

满足该式。

然后根据要求，如配置箍筋、弯起钢筋

时，则应满足（《砼规范》）； F f uh f A f A sin 从而求得箍筋或弯起钢筋。

五、车库底板结构选型及计算

该地下车库采用独立柱基抗水板时，可 以降低地下室层高，减少基础埋深、墙高、 外墙防水面积、土方及护坡、降水及抗浮费

用，以及减少了因基础反梁需回填的材料和工序。与传统采用梁板式筏基的综合比较表明，有1.底板配筋计算（地下水位高于地下室底板）

采用独立基础加防水板的做法时，柱下独立基础承受上部结构的全部荷载，防水板仅按防 水要求设置。柱下独立基础的沉降受很多因素的影响，很难准确计算，因而其沉降引起的地基 土对防水板的附加反力也很难准确计算，所以现提供一种比较实用的近似算法。 当防水板承受的向上反力可按上部建筑自重的 10%加水浮力计算，即