淺談地下車庫基礎設計的經濟性

何福章

（天津市中天建筑設計院，天津 300161）

近年來隨著國家經濟的發展及人民生活水平的提高，建設用地愈發緊缺，而人們購買的汽車卻越來越多，從而造成有車無處停的現象越來越嚴重。這就催生了近年來地下車庫快速增加。新建的住宅小區一般都要建地下車庫，地下車庫少則1層，多則2～3層。而車庫底板的計算方法也各有不同。

1 地下車庫基礎底板的選型與計算

現通過近年來筆者設計的幾個地下車庫，談一些設計體會：地下車庫基礎底板設計現在一般有3種方法；按等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計算；按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計算；按柱下獨立基礎加防水板計算，計算表明在天然地基承載力高的地區采用柱下獨立基礎加防水板是最經濟的，采用局部加厚的筏板（下柱墩）經濟性次之，采用等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶設計最不經濟。因為在天然地基承載力高的地區地基的不均勻沉降很小，采用柱下獨立基礎加防水板不會因為獨立基礎的較大沉降而導致基礎出現較大的裂縫出現滲水現象。而在高地下水位的軟土地區則是采用局部加厚的筏板（下柱墩）具有較好的經濟性及安全性，因為其具有較大的剛度，整體性較好，可有效協調基礎的整體變形減少裂縫的出現，而配筋又不至于增加很多。經過計算分析筆者認為采用等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶配筋設計，無論在什么地區均不太經濟。

現以一例建于高地下水位軟土地區的地下一層車庫來具體說明其設計特點，地質勘察報告提供的天然地基持力層的承載力特征值為90kPa，此車庫地上有兩座分別帶有兩層裙房的30層住宅樓，地下車庫建筑面積約1萬m2，塔樓部分采用后壓漿灌注樁承臺梁基礎，地下車庫部分采用天然地基局部加厚的筏板（下柱墩）基礎，地下車庫部分之所以未采用柱下獨立基礎加防水板的基礎形式，是因為本地區地下水位較高，基礎抗浮水位為室外地坪減0.5m，在不打抗拔樁的情況下，為抵抗地下水的浮力，需要增大結構自重。故本工程基礎底板厚度取為柱下800mm，其余500mm，柱下加厚一是為抗沖切，二是可增大受拉鋼筋的力臂，從而減少鋼筋用量。計算結果表明除柱墩下部為計算配筋（三級鋼Φ22@200雙向）外，其余均為構造配筋（三級鋼Φ16@200雙層雙向）。

再以一例建于低地下水位好土地區的地下一層車庫來具體說明其設計特點，此車庫地上有十幾座的11～18層住宅樓，地下車庫建筑面積約3.8萬m2，地質勘察報告提供的天然地基持力層的承載力特征值為120kPa，塔樓部分采用Φ500 C20素混凝土剛性樁復合地基筏板基礎，由于抗浮水位很低，地下車庫部分采用天然地基柱下獨立基礎加防水板，柱下獨立基礎尺寸為4.5m×4.5m，厚度300~800mm，取為上表面水平，下表面變厚度，配筋Φ18@150雙向（三級鋼），防水板厚300mm，配筋Φ14@180雙層雙向（三級鋼）。可見其板厚與配筋均較采用天然地基局部加厚的筏板（下柱墩）基礎要小，所以低地下水位好土地區的地下車庫采用柱下獨立基礎加防水板是最經濟的。

2 地下車庫外墻的計算

地下室外墻配筋計算時土壓力系數的取值也是一個很關鍵的因素，它直接影響到外墻配筋的大小，現在一般的做法是：當基坑有支護樁時土壓力系數取0.33，無支護樁時土壓力系數取0.5。而且對地下室外墻進行配筋計算時應選擇非對稱配筋，這樣其配筋更加合理，具體表現為外側下部支座最大，內部豎向跨中次之。現在有些設計人根據地質勘察報告提供的土的內摩擦角來計算土壓力系數，這樣計算有時土壓力系數可以達到0.7以上，以此系數計算導致地下室外墻的配筋過大，這種情況應盡量避免。

關于車庫頂板梁的布置，目前一般采用的是井字梁，因為車庫頂板均有覆土，少則0.9m，多則2~3m，一般為1.5m左右，活荷載一般為5kN/m2。由于荷載很大一般均采用井字梁，這樣主次梁受力更均勻，梁截面及配筋不至過大，有利于獲得更高的凈高，同時可減小地下室的埋深，有利于降低造價。另外，頂板采用井字梁也有利于減小頂板的跨度，從而可有效減小板厚及配筋。對于地下室頂板的厚度取值問題現在也有不同觀點，有的觀點認為板厚取值應按《地下工程防水技術規范》取值，即不論地下水位高低最小厚度均取為250mm，也有觀點認為板厚可不按《地下工程防水技術規范》取值，因為頂板上一般僅有雨水，完全按此規范太過保守。筆者認為對于梁板結構，一般情況下取200mm厚同時采用P8抗滲混凝土可以滿足要求。

3 地下車庫不同基礎形式基礎底板配筋差異的原因分析

現在分析一下等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計算與按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計算配筋差異較大的原因。先從宏觀來看，兩者計算中，等厚的筏板分柱上板帶及跨中板帶計算，其在計算中未考慮下柱墩的有利作用，僅考慮其抗沖切作用，按薄板計算配筋。此假定未考慮下柱墩有利作用，因為下柱墩上部為受壓區，下部為受拉區，不充分利用下柱墩形成的較大力臂而在其下部配置受拉鋼筋是非常不合理的，這也是其含鋼量大的主要原因。要知道無梁樓蓋中的柱帽僅考慮其抗沖切作用，是因為其上部是受拉區，下部為受壓區，柱帽下部與樓板下部高差很大，板厚不在一個數量級，在以前理論研究不是很充分，且電算不普及的情況下，忽略柱帽的有利作用，簡化為等厚度板計算也是可以理解的。而按局部加厚的筏板（下柱墩）整體計算，其柱墩厚度與筏板厚度相差并不太大，再忽略下柱墩的有利作用就不合理了，會造成筏板配筋過大。筆者曾見到一單層地下車庫，層高4m，柱網7.5m×7.5m，上部覆土1.5m，其底板配筋柱上板帶配筋為Φ25@150（三級鋼雙層雙向），跨中板帶配筋為Φ18@150（三級鋼雙層雙向），與帶下柱墩筏板相比配筋大了1倍以上，造成了很大的浪費。

4 結語

通過以上分析可知：對于地下車庫基礎底板設計，選擇與實際受力情況更接近的計算模型對于其基礎設計的合理性及經濟性影響是非常大的，所以在進行地下車庫基礎設計時，設計人員應進行多方案的比較，結合當地的地質水文條件確定最優方案，這樣才能不斷設計出優秀的作品。