地下车库结构设计及计算实例

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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 2

；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 1+G 2+G 3+G 4）A+F 1+F 2+F 3

其中，G 1 为顶板上覆土重荷载(包括地下水自重）； G 2 为顶板自重荷载；G 3 为底板自重荷载； G 4 为底板上素砼面层荷载；F 1 为柱自重；F 2 为顶板柱帽重；F 3 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》[1]

DGJ08-11-2010（以下简称《规范》） 12.3.2 条以及《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》[2]

JGJ6-2011 的 5.5.4 条规定，满足 1.05F ≤∑G 即无须设置抗拔桩。（取 1.05 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》5.2.3-1 求得 f d = (1/ 2)N r r b + N q q 0 d + 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 d ，（∑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。

max

A

首先应求出土压应力 P 1、P 2：

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 2

，γ为无地下水土体 重度，γsat 为土体饱和重度，γw 为水重度。（P 1、P 2 为设计值）

根据《建筑结构静力计算手册》[3]

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

[4]

max 。然后根据《混凝土结构计算手册》 查得 A S 。

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》

[5]

GB50010-2010

（以下简称《砼规范》）7.1.4-3 求得

= M q

sq 0.87h A

，其中， M q

为最大弯矩的准 0 s

永久值；

应用《砼规范》）7.1.2-4 得

= A

s ； te

te

应用《砼规范》）7.1.2-2 求裂缝间纵向受拉钢

筋应变不均匀系数：

应用《砼规范》）7.1.2-1 求最大裂缝宽度：

= 1.1 - 0.65

f tk

；

te

s

max

o s =

cr

E s

(1.9c s + 0.08 d

eq )；

te 按最不利考虑，当 z=0.87h 0 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 0.87h 0）x=0.26h 0；

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

0.2mm 。

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

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1 0 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。

因此该项目车库顶板选用厚板加柱帽的结构形式， 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 0+ P 土- P 水= P 0+γ土 h 1-γw h 2 其中，P 为地面荷载，一般取 10KN/m 2

；γ 取 10KN/m 2

；h 为地下室顶板至地面标高之间的距离；h 2

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 0= 8

Pl y (l x - C )2

； y 方向总弯矩设计值 M 0= 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

≤ 1.5 时， 可近似采用）

表 1

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