预应力地下车库的优势和性能.pdf

预应力混凝土地下车库——小区地下车库的最佳结构形式붨퇐뿆벼막럝폐쿞릫쮾짏몣럖릫쮾짏몣붨뿆뷡릹탂벼쫵릤돌폐쿞릫쮾前言在新建住宅建筑的规划和设计中，小区的车位已经成为必须予以考虑的要素，一般的楼 盘按照小区总户数的 50％配置车位，高档的楼盘，车位的数量与小区户数甚至达到 1:1 而 在车位留设位置的选择上，由于珍贵的地面空间需要作为小区的绿化，开发地下车库就成为 建筑设计中必然的选择 尤其在全世界都在倡导绿色建筑的今天， 作为超级人口大国的中国， 随着越来越多的人口涌向城市，面临着如何高效率地利用有限的土地资源的问题，开发和利 用地下空间是城市规划和发展的方向 地下车库可以与住宅建筑（高层或多层）主体连为整体，也可以建造独立的地下车库 但无论采用何种方案，由于地下施工必然带来降水、开挖、支护等成本和艰苦的施工作业环 境，对于独立地下车库，还存在抗浮等问题，因而采用最合理的结构形式，降低地下建筑的 高度是降低地下空间开发成本的有效措施，也是开发商最关心的问题之一 预应力技术是降低结构高度的最有效手段之一， 尤其对于地下车库更具有无可替代的优 势，表现在以下几个方面：1．预应力技术适合于地下车库顶板大跨、重载的特点。

地下车库由于使用功能上的特 点，柱网比较规则，常规的地下车库考虑并排停三部车，柱距多为 8.0～8.5m，另一个方向 的柱距则为 8.0～8.5m（等间距） 、5＋7＋5m 或 12m（等间距）等几种方案，而这一跨度 属于预应力混凝土结构的经济跨度范围， 再加上地下车库的设计往往要考虑上部的覆土和绿 化、消防车等荷载，在重荷载下，采用预应力混凝土结构是最经济合理的选择；2．预应力技术是防治超长地下车库开裂的有效手段由于设计上希望小区空间利用的 最大化，地下车库往往是连通的超长结构，有的达到 200～300m，这一长度远远超出混凝 土规范建议的范围，但如果将完整的车库通过温度伸缩缝分割为若干个单体，不仅双柱双梁 要占用很大的空间，降低空间的利用效率，而且留设结构缝的部位需要经常进行维护，否则 很容易产生老化、渗漏等问题因此一般设计中，均采用无缝设计，这又经常带来了超长地 下室结构的外墙、底板、顶板开裂、渗水等通病而采用预应力技术又是克服这一结构通病 的最经济、最明确、最合理的技术措施这一点已经被大量工程实践所证实，预应力技术已 经成为超长地下结构最常用的抗裂手段3．预应力技术能降低地下车库的综合造价。

在确定的建筑净空要求下，地下车库的层 高由通风、消防、电缆等设备管线所占用的高度和结构高度控制如果采用常规的梁板结构 型式，则梁高成为控制地下室高度的重要因素但如果采用预应力无梁楼盖，则彻底解决了 这一问题，结构的高度仅仅是楼板厚度带来的好处就是地下室层高可以控制在 3m 内，较 常规的普通混凝土结构可以降低 500～600mm由于高度的降低，带来以下效益： （1）竖 向的墙体、柱子费用可以大大降低； （2）降水、挖土、支护成本可以大大降低； （3）地下水 浮力大大降低，可以节省抗拔桩的造价； （4）减少了汽车坡道的长度，提高了面积利用率4．采用预应力技术可以加快施工速度采用预应力无梁楼盖或预应力框架梁＋双向大 平板的形式，均可以减少模板的支设时间，减少梁的钢筋绑扎时间，预应力筋的铺放由于与 普通钢筋绑扎流水进行，所增加的时间很少，大量工程的实践证明，采用预应力体系后施工 速度不仅不会延长，相反工期可以大大缩短预应力张拉并不单独占用工期，对总工期无影 响 预应力楼盖的拆模时间与普通混凝土楼盖的拆模时间一般均要求混凝土强度至少达到设 计值的 75％以上，二者是相同的综上，在现代的住宅小区中，预应力楼盖是地下车库最经济合理的结构形式。

地下车库的几种结构形式由于地下车库柱网布置较规整，其结构形式也是多样的现其楼盖多采用如下几种结构 形式：（1）普通混凝土主次梁板（2）预应力混凝土扁梁与预应力平板（3）带柱帽的普通混凝土/预应力混凝土 无梁楼盖（4）不带柱帽的普通混凝土/预应力混凝土 无梁楼盖 图 1 地下车库的常用结构形式前两种结构体系（1） 、 （2）为框架结构体系；后两种（3） 、 （4）为板柱结构体系框架 结构体系楼盖厚度较大，为框架梁的高度；普通主次梁结构为跨度的 1/10~1/15，预应力扁 梁可降低为 1/20~1/25采用板柱结构楼盖厚度较小，主要为楼板厚度；普通混凝土板柱结 构厚度为跨度的 1/30~1/40，采用预应力可降低为 1/40~1/45四种结构形式的技术经济性能分析根据以上四种地下车库结构形式，选取同条件下的楼盖设计方案进行技术经济分析， 综 合对这四种方案进行评定根据地下车库特点，选取 8.1m×8.1m 这一最常见的柱网尺寸进 行分析比较 随着现代居住条件的发展和改善，住宅绿化越来越被人们重视，故多数地下车库顶荷载 较大，现取平均厚度 1m 的覆土荷载及消防活荷载考虑 根据以上荷载条件分别取上述四种方案进行结构设计， 再据此进行综合经济性能分析比 较。

设计基本参数如下表所列：混凝土 等级覆土均布恒载 （kN/m2）粉刷及通风吊顶等均布 恒载（kN/m2）均布活载 （kN/m2）地下室水位 （距室外 覆土面层） （m）C40181.520.0-0.5说明：1. 表中恒载均不包括楼板自重；2. 地下室水位参考上海市平均水平；3. 计算大跨框架梁时消防车荷载取折减系数 0.8，计算板时不考虑折减图 2 普通混凝土主次梁结构图 3 预应力混凝土扁梁与预应力平板图 4 普通混凝土板柱结构图 5 预应力混凝土板柱结构根据以上各设计结果，各方案主要技术参数列于下表：方案框架梁截面 bxh （mmxmm）次梁截面 bxh（mmxmm）板厚 （mm）楼盖折算厚度 （mm）层高 （m）普通混凝土 主次梁结构400x900300x6501402823.6预应力混凝土扁梁 与预应力平板900x600-2503233.3普通混凝土 无梁楼盖--4004173.1预应力混凝土 无梁楼盖--3203493.02荷载相同条件下地下停车库楼盖结构多方案技术经济比较荷载相同条件下地下停车库楼盖结构多方案技术经济比较（（8.1mx8.1m 柱网）柱网）楼盖造价比较层高 （m）折算楼盖 厚度（mm）混凝土用 量 （m3）普通钢筋 用量（T）预应力筋 用量（T）楼盖造价 （元/m2）普通混凝土主次梁3.628218.51743.978-390预应力混凝土扁梁与平 板3.332321.22202.3540.607396普通混凝土无梁楼盖3.141727.37803.327-379预应力混凝土无梁楼盖3.0234922.92471.9380.553365综合造价的降低（元/m2）方案楼盖模板费用基础开挖、降水费用竖向构件 费用基坑支护、 基础抗拔 桩费用合计降低 造价节约节约 百分比百分比普通混凝土主次梁000000预应力混凝土扁梁与平板-15.81-7.50-5.94-42~-46-65~-6917％％普通混凝土无梁楼盖-15.69-12.50-9.92-55~-78-104~-12730％％预应力混凝土无梁楼盖-15.09-14.50-11.50-55~-78-121~-14434％％说明：1. 上述四种结构方案取相同的室内净高 2.7m 进行经济比较；2. 混凝土用 C40，综合费用 350 元/m3，普通钢筋取 4800 元/T，预应力筋取 12000 元/T；混凝土板、墙模板综合费考虑 33 元/m2，梁为 35 元/m2，柱为 40 元/m2；以上价格均参考上海市平均水平取值；3. 综合造价降低比较部分各项费用均以普通混凝土主次梁结构方案为基础进行比较，“+”为较之费用增加，“-”为费用降低；表中各项费用均为综合造价费用；4. 基础开挖、降水等综合费用取 25 元/m3，基础抗拔桩综合费用取约 1380 元/m3；5. 竖向构件费用以面积 5000m2的地下车库为例进行均摊，车库外墙取 350mm 厚；6. 基础抗浮等设计以上海市地基条件进行计算分析，由于基础抗浮与地下室层数及上部结构相关，上表分别取一~二层地下室为例进行计算分析。

根据上表以及综合分析，可以看到： 1．预应力混凝土无梁楼盖对于独立地下车库是最优的结构形式 就楼盖本身造价而言，相对于普通混凝土主次梁结构楼盖部分的造价，预应力混凝土 无梁楼盖方案的综合造价可降低大约 34％，造价最低；同时，采用预应力无梁楼盖结构， 支模方便，可以大大降低模板费用，并改善地下室结构的抗裂性能，从综合效益考虑，显 然是最优方案 这是因为： 预应力混凝土无梁楼盖与普通混凝土主次梁板结构相比， 由于不设主次梁， 在保持净空不变的情况下，可以大大减少地基的开挖深度，减少墙柱等竖向构件的造价； 同时由于开挖深度的减少，大大降低了基底的水浮力，减少了基坑支护费用在实践中， 很多地下车库在采用了预应力无梁楼盖后，取消了原设计中的抗拔桩，大大降低了综合造 价 2．预应力混凝土扁梁＋双向平板较普通混凝土梁板结构有明显优势 对于地下车库顶板需要作为上部嵌固层的结构，需要设置框架梁，就楼盖本身造价而 言，预应力梁板结构与普通混凝土梁板结构造价基本持平，但由于预应力梁高度的降低， 减少了层高和基础的开挖深度，因而其综合价格较普通梁板结构降低了 17％同时，采用 预应力框架梁＋双向大平板形式，可以取消次梁，简化了支模，降低了模板费用，加快了 施工速度，综合效益均优于普通混凝土主次梁结构。

预应力混凝土地下车库实例[深圳] 华侨城华侨城 OCT 大厦地下车库大厦地下车库概况位于深圳华侨城的单层独立车库，柱网 8.4×8.2m，上部覆土 0.5～0.9m，下部为单 层车库，采用无粘结预应力无梁楼盖，板厚 240mm柱顶设锥形柱帽，层高 3m 长度约为 100×100m，建筑面积约 1 万平米图 6 地下车库完成覆土和绿化以后的效果图 7 地下车库室内效果，净空为 2.76m图 8 地下车库顶板的施工阶段（仅铺设了部分 预应力筋）[上海] 华府天地地下车库华府天地地下车库概况位于上海马当路，由两层地下室及上部的五栋高层住宅塔楼组成，地下一层顶板采用 带平托板柱帽的无粘结预应力板柱结构， 地下二层顶板采用预应力框架扁梁加双向预 应力平板结构，地面覆土，柱网尺寸 8.68m×8.2 m图 9 地下一层顶板采用带平托板柱帽的无粘结预应力板柱结构图 10 地下二层顶板采用框架扁梁加双向预应力平板结构[苏州] 华新国际苏州工业园区都市花园六期北区车库华新国际苏州工业园区都市花园六期北区车库概况位于苏州工业园区的单层地下车库， 上部覆土 1m 东西长 130.9 米， 南北长 76.9 米， 结构通长不设缝。

柱网 8.0×10.0（11.5）m，纵向 8.0m 方向设置 2000×700 宽扁梁， 横向顶板采用预应力空心板，板厚 500mm，内部填充直径 350mm 筒芯图 11 采用预应力空心板技术的地下车库顶板（平板）图 12 投入使用后室内效果[上海] 城开集团福源汇地下车库城开集团福源汇地下车库概况位于上海南丹路和天钥桥路口，由两层地下室及上部四栋高层住宅塔楼组成，地下一 层顶板采用带平托板柱帽的无粘结预应力无梁楼盖，地面覆土，柱网尺寸 8.4m×8.2 m[深圳]侨城花园地下车库侨城花园地下车库概况位于深圳华侨城的独立单层地下车库，每个结构单元 170×34m柱距纵向 8.2m， 横向(5.0+7.0+5.0)m×2上部覆盖 1m 种植土，活载 10kN/m2，采用板厚 300mm 的 有粘结预应力无梁楼盖[上海] 百联中环国际商业百联中环国际商业广场地下车库广场地下车库概况位于上海市武宁路和真光路口，地下车库平面尺寸 217m×174m ，柱网 9.0×9.0m， 在车库底板、侧墙、顶板采用了无粘结预应力，解决超长结构的温度裂缝问题本工 程广泛采用了预应力技术，取得了良好的工程效果。

[苏州] 玲珑湾花园地下车库玲珑湾花园地。