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某住宅小区地下车库结构设计浅析

某住宅小区地下车库结构设计浅析

收稿日期:2010 10 06

作者简介:彭建宇(1975 ),男,工程师,中国中元国际工程公司,北京 100089

张印涛(1975 ),男,工程师,中国民航机场建设集团公司,北京 100101

彭建宇 张印涛

摘 要:为达到结构设计安全、合理、经济的目的,在设计实践的基础上,以北京某小区典型地下车库为例,对地下结构单元超长处理措施、顶板消防车活荷载选取、地下室外墙设计中室外地面活荷载选取和配筋设计进行了探讨,以期优化地下室结构设计。

关键词:地下室顶板,地下室外墙,后浇带,消防车活荷载中图分类号:TU 926

文献标识码:A

随着人们生活水平的提高,国内家庭汽车的拥有量越来越多,从而引发了停车难的问题。在城市地面用地越来越紧张的今天,发展地下车库势必成为解决停车问题的一种办法。同时,为满足小区整体规划需要,这些地下室的顶板上往往会覆土以满足绿化、管网埋设及消防车通行等要求。其中消防车通行的需要决定了此类地下室顶板及外墙在设计中必须考虑消防车活荷载,而一些常见情况下该值的取值在现行规范中并未明确。本文在工程设计实践的基础上,将对地下室结构超长、顶板及侧墙消防车活荷载的取值及配筋设计等问题进行探讨。

1 工程概况

北京地区某住宅小区公共建筑,地下1层,局部出地面3层,建筑平面总尺寸63m 147m ,采用框架结构体系,主要柱网尺寸8.1m 8.1m;地下室的顶板采用梁板体系(无次梁),覆土厚1.2m ,局部顶板考虑消防车通行;地下水位较低,设计可不予考虑。总建筑面积约9300m 2。

2 地下结构单元超长的处理措施

考虑到建筑使用的要求,该地下车库未设伸缩缝。按现行 混凝土结构设计规范!9.1.1条,现浇混凝土地下结构不设缝最大长度为55m [1],而本工程平面尺寸为63m 147m,长度方向大大超过规范限值,因此,如何控制混凝土裂缝成为本工程要解决的关键问题。施加预应力是控制裂缝的常用措施,但由于本工程工期紧且预应力方案费用高,开发商将难以接受。另外,在预应力的施加过程中,由于地下室基底土和外墙侧壁土的约束,预应力的实际效果将大为降低,故本工程不考虑预应力方案。从整个地下结构的使用环境来看,由于车库顶板有1.2m 厚的覆土,使用过程中的温度变化相对较小,引起的温度应力也相应较小,因此只需解决混凝土的干缩问题即可。

本地下室设计时,横向均匀设置3条后浇带,纵向居中设置1条后浇带,将整个结构划分为8块(后浇带间距控制在40m 以内),加强后浇带部位防水层,尽可能延迟后浇带的封闭时间,以释放混凝土的收缩应力。另外,设计时采用细而密的钢筋布置(钢筋间距不大于150mm ),顶、底板支座钢筋半拉通设置,以增强结构的抗干缩能力。同时,地下室外墙由于施工养护条件差,受环境影响大,是裂缝控制相对薄弱的环节,设计时适当增大墙体水平分布钢筋的配筋率,以抵抗混凝土的收缩应力。

3 地下室顶板消防车活荷载的选取

根据 建筑结构荷载规范!2006年版(以下简称 荷载规范!)

表4.1.1第8项,板跨8.1m 8.1m 时消防车活荷载标准值应取为20kN /m 2(消防车按满载重量300kN 考虑)。按表4.1.1注3:

?当不符合本表的要求时,应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效均布荷载#[2]。考虑到地下室顶板上覆土层较厚(1.2m ),可利用覆土层对消防车轮压的扩散作用,对消防车活荷载进行适当折减,按折减后的活荷载进行结构计算,从而达到减小构件高度及配筋量,降低工程造价的目的。

按 荷载规范!附录B 楼面等效均布活荷载的确定办法,考虑垫层扩散作用后的局部荷载的计算宽度为:

b c x =b t x +2s +h ;b c y =b t y +2s +h 。

实际上,上式仅适用于垫层为刚性,扩散角 =45?时的情况;当扩散角 %45?时,公式应为:b c x =b tx +2s tan +h ;b c y =b t y +2s tan +h 。

其中,b c x ,b c y 分别为荷载作用面在两个方向的计算宽度;b tx ,b ty 分别为荷载作用面在两个方向的实际宽度;s 为垫层厚度,1.2m;h 为板厚,300mm ; 为回填土扩散角,参照 城镇供热管网结构设计规范!中附录C 规定取 =35?。考虑到消防车后轮轮距较近,每只轮胎下的荷载在经过一定厚度填土扩散后,作用面发生重叠,且一般消防车道均为刚性路面,也能起到协调相邻车轮荷载的作用,故可认为所有需要考虑的消防车后轮均作用在一个共同平面上。

按上述方法,根据 荷载规范!附录B 中B .0.6条规定进行计算,荷载扩散折减后的折算荷载仅为8.7k N /m 2,大大小于规范值20k N /m 2。

4 地下室外墙设计

4.1 室外地面活荷载的选取

考虑到消防车的停放,室外地面活荷载常被取得过高,以为在救灾时,消防车有可能停在建筑物边上,从而对地下室外墙产生较大荷载,这其实是一种误解。实际上,在进行消防作业时,消防车与失火建筑之间应有一定距离,否则救火云梯无法上升至建筑物上部。一辆消防车占地面积至少为100m 2,对于满载总重为300kN 的消防车而言,折合荷载仅为3kN /m 2。另外,按消防规范要求,当室外消防车通道距离主楼外墙不小于5m 时,消防车荷载对地下室外墙内力的影响非常小,可忽略不计。如此看来,考虑消防车荷载或大于消防车的可能荷载,室外地面活荷载按5kN /m 2考虑是足够安全的。

4.2 配筋设计

本工程地下室除了与框架柱整体浇筑的外墙板按双向板计算

基于安全储备的钢筋混凝土框架结构抗震设计

收稿日期:2010 10 12

作者简介:金荣娟(1971 ),女,讲师,云南建设学校,云南大理 671000

金荣娟

摘 要:通过对钢筋混凝土框架结构的震害分析,分别从构件层次和结构层次对钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计提出了应对措施,研究成果为钢筋混凝土结构抗地震倒塌的定量设计及计算分析提供了理论依据。关键词:钢筋混凝土框架,抗震设计,安全储备中图分类号:TU 375.4

文献标识码:A

0 引言

建筑结构的抗地震倒塌能力是结构抗震性能的核心目标,建筑结构需要足够的抗倒塌安全储备,以避免大震或超大震的倒塌破坏。我国在唐山地震后就提出了?小震不坏,中震可修,大震不倒#的三水准抗震设防目标,并采用两阶段设计的方法。但目前我国现行抗震规范第二阶段抗地震倒塌验算一般仅针对少数重要建筑结构进行;而对大量一般房屋建筑,则主要依赖结构抗震概念设计和抗震构造措施,缺乏抗地震倒塌的定量计算方法和抗地震倒塌能力的定量评价指标。

在我国现有的多层、高层建筑中,钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。因为钢筋混凝土框架结构平面布置灵活,可形成比较大的建筑使用空间,还具有足够的刚度、良好的延性。然而设计不合理的框架结构在地震作用下会产生比较严重的震害。本文基于结构遭遇强烈地震时抗倒塌承载能力的安全储备和变形能力安全储备研究,通过对钢筋混凝土框架结构的震害分析,对钢筋混凝土结构的延性设计提出了应对措施。

1 结构的安全储备理论

结构是作为一个由各种构件所组成的整体系统来承受各种外界荷载作用的。现行规范大量篇幅用于对构件设计的定量化规定,而对结构体系的量化设计规定缺少明确要求,结构体系设计多依赖于设计人员的经验和水平。这一情况导致按现行规范设计的结构,其整体安全性能有较大差异,突出表现在结构在巨大地震作用下的抗倒塌能力的巨大差异。

设计合理的结构,其整体性能应优于局部单元(或构件)性能之和,如我国 抗震规范!贯彻的多道抗震设防理念,其目的就是使结构的总体性能大于局部之和的目标。而地震中大量出现的薄弱层破坏现象,由于局部楼层的破坏导致整体结构丧失功能,那些未破坏楼层构件的安全储备没有得到有效利用,则是不合理设计的典型代表。从上述分析可以看出,作为一个系统,结构的安全储备可分为?构件层次的安全储备#和?结构体系层次的安全储备#。

1.1 构件层次安全储备

构件层次的安全储备已经为各国工程人员所熟知,其一般性表达式为:

S S ?R / R

(1)其中,S 为作用效应;R 为构件抗力; S , R 分别为作用效应分项系数和构件抗力分项系数,根据我国规范经验, S 和 R 组成的构件安全储备大概在2.6~2.8之间。

1.2 结构体系安全储备

结构体系是作为一个整体来抵抗各种外界作用的,安全的构件不代表安全的结构。在极端灾害荷载下整体结构的抗倒塌能力,则是?结构体系层次安全储备#的体现,因此可以作为评价结构

配筋外,其余的外墙均按单向板计算配筋。外墙水平荷载按下大上小梯形分布考虑,如有地下水,应计入水的侧压力,此时土的容重按浮容重考虑。按双向板计算时,可假设板上端简支,下端及左右两边固定;框架柱内外侧配筋计算时应计入双向板左右端所传递的荷载。按单向板计算时,可假设上端简支,下端固定;墙体水平分布钢筋按构造配置即可。外墙迎水面保护层厚度应不小于50mm ,验算裂缝宽度应不大于0.2mm [3]。对于部分计算高度较大的外墙,设计采用墙底加腋的措施,使墙体厚度及配筋大为减小。

5 结语

本文就地下室结构设计中容易遇到的一些问题进行了讨论,希望能引起有关设计人员的重视,以促使地下室结构设计的优化,取得更好的经济效益。文中如有不当之处,欢迎各位专家批评指正。参考文献:

[1] GB 50010 2002,混凝土结构设计规范[S].

[2] GB 50009 2001,建筑结构荷载规范(2006年版)[S].[3] GB 50108 2008,地下工程防水技术规范[S].

On analysis of underground garage structural desi gn of so m e residenti al co mplex

PENG J i an yu ZHANG Y i n tao

Abstrac t :In order to reach the purposes of the safe ,the reasonable and t he econo m ical structura l desi gn ,based on t he design prac tice ,t he pa per exp l o res the unit super long trea t m entm easure m en t of the underg round ga rage ,t he se lecti on o f roo f a m bu l ance li ve l oading ,the selecti on of the outdoor ground li ve l oading o f the underg round ex terna l wa ll desi gn ,and the re i nforce m ent desi gn tak i ng the t yp i ca l underground garage of so m e co m plex as an ex a m ple ,so as t o opti m ize the underground structura l design .K ey word s :unde rground roo,f underground ex terna lw a l,l post pouri ng band ,

li ve load o f a m bu l ance