公交停车库工程设计

工程设计

立体公交停车库结构设计

宁波市城建设计研究院有限公司景浩

浙江省交通规划设计研究院张京京

【摘要】在大公交政策及城市土地日益紧张的趋势下，城市公交车停车正由以往的地面大面积停车场停放向立体车库停放转变。本文通过实际工程设计试就立体公交停车库结构设计中应注意的若干问题做了一些分析和研究。

【关键词】宽扁梁、节点核心区、温度荷载、公交车库荷载计算

1、工程概况

宁波市段塘公交停车场停车综合楼为三层框架结构体系，占地面积为126.5×86.0M*M为大空间公交车停车场。建筑场地类别Ⅳ类场地，抗震设防烈度六度。建筑最大柱网尺寸为18M* 12M，基本柱网尺寸为12M*12M。受场地限高条件以及建筑物使用要求净高所限，其框架主梁截面高度只能取800mm左右。

2、工程结构选型

本工程属于梁高受限的大跨度结构，适用的结构体系有预应力混凝土结构，宽扁梁结构和钢结构。从经济性考虑钢结构方案由于造价及维护费用过高而被排除；从施工技术及工期考虑预应力混凝土结构固然可以降低梁高,减小结构自重和挠度，但由于其施工技术要求高,需要专业化的施工队伍，并且每层后张拉施工周期长,造成了一定的局限性。故本工程设计采用宽扁梁框架体系。

3、工程结构设计

3.1 停车场荷载选取

公交车荷载不同于一般小型客车，不能直接选用《建筑结构荷载规范》表4.1.1提供的车库荷载，而应该由车轮轮压转换为等效均布荷载，推导过程如下：

a、基本数据：车库板厚130mm，板面粉刷层80mm，客车自重考虑110KN，板跨4M*4M

b、导算：

P=110/4=27.5KN；车轮局部接触面积A=0.2*0.2，bcx=bcy=200+2*80+130=490

Q=P/(bcx*bcy)=115KN/M2

查荷载设计手册附录四表4-1，有瑁0.0188，则

qe=0.0188*115=2.162KN/M2,考虑地面检修荷载2.0，则公交停车库楼面荷载q=2+2.162 ＝

4.162KN/M 2，因车辆入库时行驶速度较低，设计时一般不考虑动力系数，故取公交停车库等效均布荷载标准值q=4.2KN/M 2

3.2 温度荷载选择及荷载组合

立体停车库顶层一般均设计为露天停车，屋面板受日光直射，昼夜温差较大，故屋顶梁板的温度荷载效应不容忽视。下面以本工程为例讨论对顶层温度荷载的加载、组合以及SATWE程序的计算实现。宁波地区属于夏热冬冷地区，温差较大，设计选取温差为（20，-20），即当前温度与零温度应力状态时温差为20摄氏度；该温度荷载布置在结构四角、伸缩缝两侧、连体部分等对温度应力集中部位。因SATWE等程序计算温度应力均为瞬态弹性计算，所以温度应力参与组合、配筋，应进行折减，折减系数通常可以取到0.3，以考虑长期效应、微裂纹释放。如不折减，配筋可能增大太多，与实际不符合。另外值得注意的是，SATWE程序计算时应把考虑温度应力的板定义为弹性板6或弹性膜，不能应用刚性楼板假定，否则温度效应不能真实反映。

3.3 宽扁梁结构设计

本工程宽扁梁按跨度不同分三种断面设计：12M跨度断面为1000*800；16M跨度断面为1000*9 00；18M跨度断面为1000*900，内设焊接H型钢；框架柱断面规格为700*700。边框梁因相应荷载较小选用与柱等宽的梁断面，按普通框架梁设计。

宽扁梁框架结构不同于一般钢筋混凝土框架之处在于节点设计。其正截面抗弯承载力、斜截面受剪承载力及刚度裂缝的计算同普通梁相同,且计算时取宽扁梁全截面,按现行混凝土结构设计规范执行。宽扁梁截面尺寸应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对其断面尺寸的规定，即：

梁宽 b b ≤ 2b c

b c+h b ；

式中 b c 为柱截面宽度， h b 为梁截面高度

梁高 hb ≥16 d

L/25；

式中d为柱纵筋直径， L 为梁跨度

宽扁梁节点水平剪力设计值也按现行规范执行,其水平受剪承载力设计值较普通框架梁有所提高，为 V j=［0.1绐璲(1+N/f cb ch c)f cb jh j+f yvA sv(h b0-a′ s)/S+0.07f cb 0h j］/悛璕E 。故在实际工程设计中，仅需要增加对节点外核心区的受扭承载力计算，方法按现行规范执行，其公式为： M T=1.05 覯 b(b b-b c)/2b b

对于宽扁梁节点的设计，综合国内外各种文献资料，总结得出节点外核心区抗扭是宽扁梁设计的核心所在，控制宽扁梁节点区的内力平衡是整个设计的关键。宽梁的部分钢筋若在柱外侧通过时，在斜压杆的上下端就没有能起平衡作用的竖向压力，在柱外的那部分梁可能被剪坏。对此有两种解决方法：1、将梁的上部钢筋全部配置在柱宽范围内；2、配置竖向筋以承担压杆推力产生的竖向分力。

第一种方法仅适用于梁宽与柱宽相差不大的情况，节点受力情况也与普通框架梁无异，否则，将造成柱内钢筋过密无法施工，若以牺牲梁的有效高度而设置多排筋，则梁计算配筋量会增大，显然也不合理。对第二种方法，有关实验指出，宽扁梁在静载和低周反复荷载作用下，破坏区域基本在节点外核心区，在外核心区设置箍筋可以起到保护内核，转移塑性铰的作用；而且有必要设穿过柱内的垂直钢筋，以增强外核心区的强度。

本工程宽扁梁节点按第二种方法设计，保证梁内75％以上的纵筋通过柱截面，并通过加强构造措施提高节点强度和延性，具体做法详见图一～三。

图一双向宽扁梁等高中节点

图二两侧宽扁梁不等高中节点

图三宽扁梁主筋布置及箍筋加密区要求

3.4 宽扁梁挠度控制：

宽扁梁结构的配筋一般都由挠度和裂缝控制，本工程SATWE计算所得最大挠度为1/266，超过混凝土结构设计规范规定的1/300，对此设计要求施工时模板预先按梁跨度0.35％起拱，且不少于20mm，梁最终挠度＝计算挠度-预起拱值，满足规范要求。