舟山地下車庫設(shè)計(jì)

陳冬花

(上海尚居建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200000)

1 工程概況

本項(xiàng)目位于舟山普陀區(qū)東港新區(qū)商務(wù)中心，項(xiàng)目總用地面積近2.5萬m2，總建筑面積約為10萬m2，其中地下建筑面積約為3萬m2。項(xiàng)目包含公寓式寫字樓，商業(yè)建筑和其他配套，公寓式寫字樓(A，B，C三棟樓)為12層～14層框架結(jié)構(gòu)，商業(yè)建筑D樓為5層框架結(jié)構(gòu)。地下室主要為地下1層停車庫，設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，車庫總建筑面積為20 816 m2，主要柱網(wǎng)尺寸為9 m×9 m，東西方向長約123 m，南北方向約172 m(見圖1)。

圖1 建筑總平面示意圖

2 場(chǎng)地介紹

工程場(chǎng)地地貌單元為海島山前海積人工平原地貌。場(chǎng)地上部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，下部以粘性土為主，沒有良好的含水層。淤泥質(zhì)土透水性低。地下水水位變化幅度為1.00 m～1.50 m，場(chǎng)地內(nèi)最高地下水位標(biāo)高(抗浮設(shè)計(jì)水位)1.6 m。

場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土無腐蝕性;對(duì)混凝土干濕交替時(shí)具有中等腐蝕性，長期浸水時(shí)無腐蝕性;對(duì)鋼結(jié)構(gòu)物具中等腐蝕性。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。場(chǎng)地土類型為軟弱場(chǎng)地土、建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，場(chǎng)地特征周期(Tg)為0.45 s，屬于對(duì)建筑抗震不利地段。

3.1 結(jié)構(gòu)方案選擇

地庫部分結(jié)構(gòu)體系采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)為四級(jí)，9 m×9 m布置柱網(wǎng)，頂板雙道井字梁布置，是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用、傳力清晰合理、施工簡便快捷的方案。主樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算采用PKPM系列SATWE軟件進(jìn)行整體空間計(jì)算，考慮扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)、雙向地震作用和偶然偏心，樓層剛度算法采用層間剪力比層間位移算法計(jì)算分析。同時(shí)主樓計(jì)算時(shí)，與主樓相鄰地下車庫兩跨的柱、墻計(jì)入主樓地下室側(cè)向剛度，此部分地庫結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)同主樓，連同主樓一起計(jì)算，確定內(nèi)力，配筋及構(gòu)造。地下一層與首層的側(cè)向剛度比大于2，使地下室頂板滿足嵌固的要求，同時(shí)由于主樓地下室頂板與車庫頂部的高差，考慮頂板加腋，有利于水平地震力的傳遞，保證地下室大底盤與各塔樓整體工作，結(jié)構(gòu)各單塔分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算。對(duì)上部結(jié)構(gòu)而言，計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)側(cè)向位移和構(gòu)件內(nèi)力等更能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。

3.2 車庫部分的承壓及抗浮

地下車庫部分承壓及抗浮考慮采用直徑600 mm的鉆孔灌注樁，樁端持力層為⑧-1層粘土，樁進(jìn)入持力層深度不小于1 m，單樁豎向承載力特征值1 600 kN，單樁抗拔承載力特征值240 kN。

1)承壓計(jì)算考慮的工況。

a.施工階段:地下車庫側(cè)壁、頂板均已施工完成，無回填覆土，由于施工階段采取降水措施，不考慮施工階段的地下水浮力有利影響。

b.使用階段:地下車庫已施工完成，上部回填覆土已達(dá)到景觀設(shè)計(jì)要求，考慮地下水常年低水位的有利影響。

2)抗浮計(jì)算考慮的工況。

a.使用階段一:常年高地下水作用，地勘報(bào)告提供常年穩(wěn)定地下水位抗浮地下水位高程建議取1.60 m。

b.使用階段二:季節(jié)性暴雨期間由于排水不暢，水位達(dá)到室外地面以上，該工況應(yīng)屬于短時(shí)工況，作為驗(yàn)算復(fù)核。

采用抗浮安全系數(shù)?；A(chǔ)及其上部覆土的自重等對(duì)結(jié)構(gòu)有利的荷載效應(yīng)，依據(jù)GB 50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，永久荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆，滑移或漂浮驗(yàn)算，荷載分項(xiàng)系數(shù)均取為 0.9。

3.3 基礎(chǔ)沉降

本工程大底盤分割后的各結(jié)構(gòu)計(jì)算單元基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需考慮主樓和車庫荷載差異，地基承載力和變形等因素，根據(jù)工程地勘報(bào)告，選用樁基安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)中分別對(duì)主樓，地下車庫及相鄰部分的樁承載力及沉降變形進(jìn)行計(jì)算分析。

1)地庫部分。

地下車庫部分采用直徑600 mm的鉆孔灌注樁(兼作抗浮樁)，樁端持力層為⑧-1層，樁進(jìn)入持力層深度不小于1 m，單樁豎向承載力特征值1 600 kN，單樁抗拔承載力特征值240 kN，⑧1層粘土，在整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)均有分布，埋深適宜，中壓縮性，物理力學(xué)性質(zhì)較好，分布厚度較大，樁端阻力特征值為650 kPa，⑧1層下有⑧2層粉質(zhì)粘土，在場(chǎng)地內(nèi)部分地段揭露，埋深較大，軟塑狀，局部可塑狀，物理力學(xué)性質(zhì)稍差，中壓縮性，當(dāng)以⑧1層粘土作為擬建建筑物的樁端持力層時(shí)，考慮該層為相對(duì)軟弱層對(duì)樁基沉降量的不利作用。

2)主樓部分。

高層主樓部分采用直徑700 mm的鉆孔灌注樁，樁端持力層為⑧-3層，樁進(jìn)入持力層深度不小于1.5 m，單樁豎向承載力特征值2 800 kN，⑧3層粉質(zhì)粘土，埋深較大，中或中偏低壓縮性，物理力學(xué)性質(zhì)較好，分布穩(wěn)定厚度較大，樁端阻力特征值為750 kPa，并無軟弱下臥層。采用獨(dú)立承臺(tái)的基礎(chǔ)形式，保證受力的直接傳遞。

3)主樓與地庫相鄰部分。

主樓四周大部分有裙房，裙房距主樓1跨～2跨，5層，主樓、裙房、地庫的荷載呈階梯的變化，本身對(duì)沉降控制起了有利作用，裙房部分使用的樁型同主樓。主樓與地庫直接相連處，主樓部分計(jì)算時(shí)已考慮地庫相鄰跨的荷載，布樁時(shí)已適當(dāng)考慮主樓與地庫荷載的差異。

用基礎(chǔ)沉降計(jì)算軟件Autobase2010分析表明，基礎(chǔ)沉降差均在15 mm內(nèi)，滿足0.002l(l為相鄰柱的中心距)的規(guī)范要求，由此可見，按照上述方法對(duì)樁基設(shè)計(jì)沉降量及沉降差控制的比較理想(見表1)。

表1 計(jì)算沉降值 cm

考慮主樓與車庫之間的沉降差，在車庫與主樓交接跨內(nèi)，沿主樓四周設(shè)置800 mm寬的沉降后澆帶，當(dāng)沉降實(shí)測(cè)值和計(jì)算確定的后期沉降差滿足設(shè)計(jì)要求后可澆筑。在主樓與車庫之間用后澆帶隔開，使其各自形成獨(dú)立單體，既能在施工期間各自沉降，把主要沉降差所引起的內(nèi)力釋放掉，減少沉降差及應(yīng)力集中可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)開裂。同時(shí)也避免了同一樓層大面積混凝土澆筑引起的溫度應(yīng)力，然后用后澆帶連成整體以滿足建筑使用功能的要求。因?yàn)楦邔又鳂峭瓿芍?，一般情況下，其沉降量已完成最終沉降量的60%～80%，剩下的沉降量就小多了，這時(shí)再按實(shí)測(cè)情況補(bǔ)齊施工后澆帶混凝土，二者差異沉降量就較小了，這部分差異沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，完全可以由不設(shè)永久變形縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)。

4 大底盤超長結(jié)構(gòu)處理措施

本地下車庫面積較大，長寬均超過了規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到地下室周邊嵌固及使用功能的要求，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》12.2.3條本工程地下室未設(shè)置變形縫，通過采取以下措施控制超長結(jié)構(gòu)帶來的伸縮影響:

1)雙向每隔30 m設(shè)置不小于800 mm寬貫通頂板、底板及墻板的伸縮后澆帶。后澆帶施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水泥用量、水膠比，后澆帶一側(cè)的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)一次澆搗完成。伸縮后澆帶混凝土應(yīng)在其所在平面的混凝土澆筑完成兩個(gè)月后再進(jìn)行澆灌。后澆帶兩側(cè)表面混凝土應(yīng)鑿毛，在澆灌后澆帶混凝土前，必須清除雜物，表面沖洗干凈，然后澆筑混凝土。同時(shí)混凝土用無收縮混凝土，添加高性能膨脹劑，降低混凝土表面裂縫。

2)采用低水化熱的水泥配制混凝土，按有關(guān)規(guī)范適量添加粉煤灰或礦渣粉，以降低水化熱。嚴(yán)格控制混凝土的配合比及坍落度，施工中要控制混凝土的澆灌速度，做好混凝土早期養(yǎng)護(hù)工作，使混凝土表面與內(nèi)部溫差應(yīng)控制在25℃以內(nèi)，大體積混凝土分層澆筑，控制振搗質(zhì)量，增強(qiáng)密實(shí)度，控制確保施工質(zhì)量。

3)為了防止混凝土的水分蒸發(fā)形成濕度變化梯度，引起收縮應(yīng)力造成混凝土表面開裂，要求做好施工階段和后期的養(yǎng)護(hù)工作。大面積板面混凝土應(yīng)用塑料薄膜覆蓋并保溫養(yǎng)護(hù)，混凝土硬化后宜采用濕麻袋覆蓋，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于14 d。拆模后混凝土周圍環(huán)境相對(duì)濕度達(dá)到80%以上。及時(shí)回填頂板上面的部分覆土，防止混凝土遇到突然的風(fēng)吹曝曬，引起溫度急劇變化，以及急劇降溫、寒潮襲擊引起溫度變化等的不利因素，避免了墻體混凝土的開裂。

5 結(jié)語

本工程結(jié)構(gòu)受力體系明確，地下車庫的整體性起到了大底盤的作用，滿足各樓計(jì)算的嵌固端要求。樁基的選擇也控制了主樓與車庫的沉降差，同時(shí)后澆帶的合理設(shè)置也控制了超長結(jié)構(gòu)混凝土收縮和溫度變形引起的裂縫。以上就是我對(duì)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些拙見，如有不當(dāng)之處敬請(qǐng)指教。

［1］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國計(jì)劃出版社，2009.

［5］SYJG2007-1，超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂技術(shù)規(guī)定［S］.

［6］李國勝.多高層建筑基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——附實(shí)例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.