地下车库结构方案选择

力越大。所以抗拔桩受力是不均匀的，跨中桩的 受力比柱下桩的受力大。当跨中桩的受力达到抗 拔承载力极限值时，而柱下桩的受力却远未达到。 因此这种布桩方式是不合适的。 3. 2. 3 跨中均匀布桩
由于本车库浮力较小，因此每跨间只布置一 根抗拔桩，共 111 根，布桩如图 4 所示。
图 4 跨中均匀布桩示意图
2. 3 无梁楼盖结构
怎样既能减小水浮力又没有第二种方案所述 的缺点？我们想到了无梁楼盖结构形式。对此柱 网选用了厚度为 400mm 板，并在柱顶处布置了柱 帽。先用经验系数法和等代框架法进行计算，然 后又用 SATWE 的厚板有限元进行了补充计算， 结果证明是可行的。400mm 厚的无梁楼盖与第 一种的楼盖比较，混凝土量略大，但模板量节省， 工期也可缩短，总体造价大致相当。此方案的地 下室层高为 3300mm，车库底板厚 600mm，车库底
Rt 为零。在正常使用期间，分项系数 取 0. 9。
Rp——— 抗浮桩承载力设计值总和。 S——— 浮力设计值，为浮力标准值乘以抗浮
安全系数。
下面讨论分阶段工况抗浮安全系数的取值。
根据上海市地基基础设计规范第 5. 6. 8 条：
“ 箱形基础在施工、使用阶段均应考虑抗浮稳定
性。地下水对箱形基础的浮力，可不考虑折减，抗
极限桩周摩 阻力标准值
15 15 35 25 25 40 45 70 80 85 90
2 楼盖结构方案的选择
考虑过三种方案，分别如下：① 普通梁板结 构；②反梁结构；③无梁楼盖。
2. 1 普通梁板结构
普通梁板结构是最常用的结构形式。由于本 车库的建筑功能需要，柱网为 8. 1m × 8. 1m。经 过计算，车库顶板布置成十字交叉梁结构，主梁断 面为 450 × 1000mm，次梁为 400 × 900mm，顶板厚 200mm，梁板折算后的板厚为 365mm。考虑到建 筑功能需要车库净高 2900mm（ 其中车辆通行净 高 2200mm，通 风、电 缆 桥 架 及 喷 淋 等 需 要 净 高 700mm），按 此 种 方 法 的 地 下 车 库 层 高 为 3900mm，车库底板厚 600mm，车库底板底距地面 距离为 5500mm。车库局部剖面如图 1 所示。
3 抗拔桩的布置方案
3. 1 抗浮计算公式
根据《 建筑结构荷载规范》第 3. 2. 2 条，利用
荷载效应组合的计算方法来计算抗浮稳定性：
r0 S ≤ R
（1）
R = Rz + Rt + Rp
（2）
式中 r0 ——— 结构重要性系数，对安全等级为一
级、二级、三级结构分别取 1. 1，1. 0，
0. 9，对一般车库抗浮计算可取 1. 0
第 22 卷第 1 期 2006 年 2 月
结构工程师 Structural Engineers
Vol. 22，No. 1 Feb. 2006
地下车库结构方案选择
杨明文
（ 同济大学，上海 200092）
提 要 通过对地下车库楼盖的结构型式、抗拔桩布置方式进行的分析比较，指出各自的优缺点，并得 出结论：无梁楼盖可综合降低工程造价，柱下布桩是比较可靠的抗浮桩布置方案。 关键词 地下车库，梁板结构，无梁楼盖，抗拔桩
柱下布桩是设计常用的方式，其受力明确，整 体性好，本车库就采用此布桩方式。由于本车库 浮力较小，采用一柱一桩。先根据抗浮稳定性要 求，按式（1 ）、式（ 2 ）计 算 得 出 车 库 使 用 期 间 单 桩 抗拔承载力设计值需大于 640kN。再由此计算桩 型为 350 × 350 × 27000mm，单 桩 抗 拔 承 载 力 为 659kN，桩位布置见图 2，共有桩数 64 根。
图 2 一柱一桩示意图
对于浮力较大的地下车库可采用每柱下布置 多根桩的方式，桩间距≥3d（ d 为方桩边长），均匀 布置在柱的两侧或四周。 3. 2. 2 柱下与跨中均匀布桩
按此种方式布桩如图 3 所示，共有桩数 175 根。
图 3 柱下与跨中均匀布桩示意图
由于车库底板的刚度并非为无穷大，在水浮 力作用下会发生变形，这种向上的变形在跨中最 大，而在柱底的变形很小。桩的抗拔力与其位移 是密切相关的，桩的上拔位移越大，其所受的抗拔
4结论
（1）无梁楼盖结构可有效地降低地下车库的 层高并减小水浮力，降低抗拔桩的数量和挖方量， 从而达到降低工程造价的目的。
（2）柱下布桩是比较可靠的布桩方案。
参考文献
1 地基基础设计规范（ DBJ008—11—89）. 上海市标准， 1989
2 建筑结构荷载规范（ GB50009—2001）. 北京：中国建筑 工业出版社，2002
浮安全系数宜取 1. 2”。一般来说，抗浮工况有三
种：①施工阶段：车库已经完成，尚未回填与覆土，
此时浮力可按偶然荷载考虑，采用抗浮系数 1. 1。
由于施工时采取降水措施，因此，可用设计布桩数
·设计方法研究·
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结构工程师第 22 卷第 1 期
计算出需降水的高度。②使用阶段一：常年地下 水作用，经调研，上海地区的常年地下水位在地表 下 0. 5m 处，采用抗浮系数 1. 2；③使用阶段二：水 位超过室外地面，这一工况属短时工况，经研究采 用抗浮系数 1. 1。 3. 2 常见布桩方案的优缺点 3. 2. 1 柱下布桩
3 阮林旺. 独立地下车库的抗浮设计. 结构工程师，2003； （ 增刊）
4 季征宇. 大型全埋式地下车库的设计. 建筑结构，2001； （11）
Structural Design of Und百度文库rground Parking Garages
YANG Mingwen
（ Tongji University，Shanghai 200092）
Abstract Comparing kinds of floor slab structures of underground parking garages，and layout ways of anti floating piles in this paper，the advantages and the disadvantages are discussed separately. It is concluded that flat floor slab is more reasonable in construction cost than other ways，and arranging anti - floating piles under the column is more reliable than other ways. Keywords underground parking garage，floor with beam and slab，flat floor slab，anti - floating pile
1 工程概况
上 海 市 某 小 区 地 下 车 库，建 筑 面 积 为 3210m2 ，车库顶覆土厚 1. 0m。场地地势平坦，地 面的绝对标高约为 3. 5m，场地浅层地下水属潜水 型，系松散层孔隙水，补给源主要为大气降水，勘 察期间测得静止水位距地表约 0. 65 ～ 1. 0m，平均 0. 92m。有关各层土的物理力学指标见表 1。
为了有效地减少水浮力并减少挖方量和施工 阶段的降水量，我们想到了反梁结构方案。采用的 主次梁布置及梁高同第一种方案。为了避免施工 中板钢筋与梁钢筋打架，我们把梁底标高比板底标 高降低 100mm，主梁顶比板顶高 700mm。因此，此 种方 案 地 下 室 层 高 为 3200mm。车 库 底 板 厚 为 600mm，车库底板底距地面距离为 4800mm。浮力 计算方法同上，此种方案车库每平方米所受的水浮 力 = 38kN。此种方案的车库顶板混凝土量与第一 种方案相同，而水浮力、挖方量和施工中降水的深 度均减小了，因此可降低工程造价。但此种方案也 存在一定的缺点：①因为采用反梁结构，所以模板 量增加，相应增加一部分造价，工期也相应加长。 ②顶板的防水有一定的困难。由于采用反梁结构， 板顶形成一个个方格子，容易造成水沉积在方格子 中而使车库顶板渗水。③车库顶的景观布置存在 一定的困难。因为反梁的主次梁比车库顶板分别 高出 700mm 和 600mm，而板顶的覆土为 1000mm， 因此 在 主 次 梁 处 的 覆 土 分 别 仅 为 300mm 和 400mm。这样，景观的布置就有很大的局限性，布 置一些水景和种树等就有很大的困难。④板顶的 反梁给设备专业的布线及走管也带来了困难。
地下水位按地面下 500mm 计算，浮力按下式 计算：
浮力 = 底板底水压力 - 顶板顶水压力 = 50kN ! m2 - 5kN ! m2 = 45kN ! m2
此方案的车库每平方米所受的水浮力为 45kN。
Structural Engineers Vol. 22，No. 1
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Study of Design Method
这种布桩方式和第一种柱下布桩方式进行比 较，在 正 常 使 用 情 况 下 底 板 的 受 力 较 小，配 筋 较 小，能节省一部分工程造价。但此种布桩方式却 并不常用，笔者认为此种布桩方式存在下述两个 缺点：①在无水浮力作用时（ 如施工期间），在竖 向荷载作用下跨中桩受压，在此工况下底板配筋 比第一种布桩方式大。因此要验算此工况下底板 的配筋。②在正常使用情况下，由于水浮力的作 用，柱底向上的位移大，跨中布桩处向上的位移较 小。因为柱底发生大的变形会对整个车库结构产 生内力，这是应尽量避免的。因此采用跨中均匀 布桩方案时应验算柱底的向上位移。
R——— 抗力设计值总和；
Rz——— 车库本身自重设计值，包括顶部梁 板、底板、墙柱自重。按《 建筑结构
荷载规范》第 3. 2. 5 条：“ 当效应对
结构有利时，对结构的倾覆、滑移或
漂浮验算，分项系数取 0. 9”。因此，
Rz 的分项系数取 0. 9。 Rt——— 车库覆土的自重设计值，在地下水
位以下取 浮 容 重，在 车 库 施 工 期 间
表 1 土层厚度及桩周摩阻力标准值
土层描述
①浜填土 ②粉质粘土 ③淤泥质粉质粘土 ③夹 砂质粉土 ③淤泥质粉质粘土 ④淤泥质粘土 ⑤1 - 1 粘土 ⑤1 - 2 粉质粘土 ⑥ -1 粉质粘土 ⑥ -2 粉质粘土夹粘质粉土 ⑦1 - 1 砂质粉土夹粉质粘土 ⑦1 - 2 粉砂
层底标高 （ m） - 1. 50 - 2. 60 - 3. 40 - 5. 40 - 8. 40 - 17. 50 - 21. 00 - 25. 00 - 27. 30 - 30. 30 - 35. 20 - 40. 00
图 1 车库局部剖面图
2. 2 反梁结构
板底距地面的距离为 4900mm。车库每平方米所 受的水浮力为 39kN。
第三种方案与第一方案比较，顶板造价相当 而 水 浮 力、挖 方 量 和 施 工 中 的 降 水 量 均 可 减 少。 如采用下述的承载力为 659kN 的抗拔桩，则可节 省约 30 根 桩，混 凝 土 量 约 99m3 ，挖 方 量 节 省 约 1960m3 ，如每 m3 桩 基 混 凝 土 费 用 按 1200 元 计 算，每 m3 挖土方费用按 30 元计算，则桩基和挖方 可节省约 17. 76 万元。第三种方案与第二方案比 较，水浮力、挖方量及降水量相当，而没有第二种 方案的许多缺点。因此，我们选择了第三种方案。