1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、选题目的和意义

近年来，集酒店住宅、娱乐购物、商业用地为一体的大型商业圈建设规模不断扩大，城市潜在的消费能力被激发出来，刺激经济增长。但同时，商业圈的形成对城市的交通形成了巨大的压力，在地铁未大规模普及的这些城市，汽车停放成为了巨大的难题。

为了解决停车问题，政府投资建设的地下停车库成为首选方案。不论是单建式纯地下车库还是商场地下室改装为停车库，都充分提高了土地的利用效率，缓解交通压力；同时地下结构还集停车使用和战时人防功能为一体。仅以上海市人民广场为例，它拥有我国目前规模最大的地下公用停车库，停车数量达600辆，规划时充分考虑了各种因素，确定下这个停车容量可以满足需求。建成后，这样的商业交通联合运营模式确实极大的缓解了停车压力。然而，随着城市人口生活水平提高，汽车数量仍在不断增长，近年，该地下停车库仍然难以满足需求。所以，地下车库的发展仍有很大的前景。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

三、设计主要方法

3.1 设计依据

地下室建筑设计主要参考：

《车库建筑设计规范》（JGJ100-2015）

地下室结构设计主要参考：

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）

桩筏基础设计主要参考：

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

3.2 工程概况介绍

拟建的金龙#183;现代广场位于泉州市安溪县城内，东邻河滨北路，南侧与龙津公园相邻，龙津公园以南为大同路，西南侧为文庙（古建筑物），相距约3.0～7.0m，西北侧为博物馆用地（现为空地），北侧为民主路，相距约5.0 m，其道路以北为怡和大酒店和民房，与场地拟建筑物相距约15.0m。

先拟在龙津公园地下建设纯地下车库，纯地下室部分设计基础底板埋深为 5.50～7.50m ，其基底标高为39.00～37.2m（当含基础底板厚度时, 其基底标高为38.00～36.2m）。室内设计标高与主楼一致,该工程拟采用桩基。设计室外地坪标高为44.20～44.40m。

图3.2 安溪金龙现代广场平面图

场地在钻孔揭露深度范围内所分布的地层有：填土层（杂填土①₁、填砂①₂、素填土①₃）、冲洪积层（中砂②、卵石混砂③）、风化残积层(残积砂质粘性土④)及风化基岩（全风化花岗岩⑤、强风化花岗岩⑥₁、强风化花岗岩⑥₂、中风化花岗岩⑦₁、中风化花岗岩⑦₂、微风化花岗岩⑧）构成：

其特征自上而下分述如下：

杂填土①₁（Q^ml）：杂色,稍湿, 松散，主要由建筑垃圾、碎石、素填土回填而成,含大量的砼块、砖块，局部含块石（最大直径约60cm）,含少量粘性土,土质结构疏密不均,以松散为主, 未经专门压实处理，回填时间约1～5年，层底坡度起伏较大，层底标高为38.54～43.75m，地基土均匀性差。

填砂①₂：褐灰、黄灰色，湿～饱和，松散，由粉细砂组成，含10%～20%的粘粉粒，为人工回填而成，回填时间5～10年，该层分布于场地的大部分地段，标准贯入试验锤击数(经杆长修正后)范围值N=4.7～12.4击,标准值为6.6击；层厚0.40～4.10m，层顶标高39.67～43.55m。

素填土①₃（Q₄^ml）：黄褐、褐灰色，可塑，湿～很湿，松散，以粘性土为主，土质不均，含少量碎石、砖块，含砂20%左右，局部地段底部有粉土和粉质粘土夹层。该层整体结构疏密不均,未经专门压实处理。标准贯入试验锤击数(经杆长修正后)范围值为N=3.8～8.0击，标准值为4.5击。层厚0.40～4.80m，层顶标高39.35～44.35m 。

中砂②（Q₄^{al Pl}）:灰黄～黄灰色，很湿～饱和，松散～稍密，以松散为主。主要由石英、长石组成, 分选性中等，级配一般。含少量粘粉粒，底部含少量卵石、砾石，该层分布普遍。标准贯入试验锤击数(经杆长修正后)范围值N=4.7～14.5击，标准值为7.8击。厚度1.00～6.50m。层顶标高36.75～42.47m。

卵石混砂③（Q₄^{al Pl}）：系冲洪积成因，杂色、饱和、中密～密实，以中密为主，岩性为花岗岩、辉绿岩、砂岩等，卵石间由砂充填。该层层位不稳定，层厚变化大，呈现东南厚西北薄趋势，在整个场地内均有分布。重型动力触探试验锤击数范围值N_63.5=11.7～30.6击，标准值N_63.5=18.7击。厚度2.6～8.6m，层顶标高为34.25～38.37m。从钻探资料和重型动力触探试验成果分析，地基土均匀性较差。

残积砂质粘性土④（Q^el）：系花岗岩风化残积而成，褐灰、黄灰、灰白色，饱和，可塑～硬塑，土质不均匀，。该层属特殊土，天然状态下力学性质较好，受水浸泡或扰动后力学性质大大降低。标准贯入试验锤击数(经杆长修正后) 范围值N=11.6～29.8击，标准值为N=20.9击。该层层厚为0.7～8.5m，层顶标高为27.45～32.93m。从现场钻探资料分析，地基土均匀性较差。

全风化花岗岩⑤（燕山期）：褐灰、灰、灰白色，饱和，呈土状～砂粒状，岩体坚硬程度为极软岩，破碎程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类。标准贯入试验锤击数(经杆长修正后) 范围值N=30.1～49.4击，标准值N=36.2击。厚度为0.5m～6.8m，层顶标高为21.62～31.75m。从标准贯入试验和现场钻探资料分析，地基土均匀性较差。

强风化花岗岩⑥₁（燕山期）：黄灰～灰白色，饱和，风化不均匀，原岩矿物大部分已风化为土，呈散体状。取芯率低，RQD=0 。标准贯入试验锤击数锤击数(经杆长修正后)N＞50击。该层分布普遍，层厚变化大，层面坡度起伏大。标准贯入试验锤击数Ngt;50击, 钻探揭露厚度为2.3～20.7m。层顶标高为18.28～32.10m。从标准贯入试验和现场钻探资料分析，地基土均匀性较好。

强风化花岗岩⑥₂（燕山期）：灰白～灰黄，饱和，碎块状构造，细粒花岗结构，风化较强烈，节理裂隙发育，钻进较慢，敲击声哑，易碎，岩芯采取率为10%～30%,RQD=0～10。坚硬程度为软岩～较软岩,完整程度为破碎，岩体基本质量等级为V级。岩石点荷载试验测得单轴饱和抗压强度范围值f_rk=11.6～22.3MPa,标准值f_rk=16.1MPa。钻探揭露厚度为1.1～10.3m，层顶标高为9.77～25.37m。从现场钻探资料分析，地基土均匀性较差。

中风化花岗岩⑦（燕山期）：灰白-灰黄，细粒花岗结构，碎块～块状构造,裂隙稍发育～较发育，敲击声脆，钻探揭露厚度为5～7m。根据岩石完整程度划分为中风化花岗岩⑦₁和中风化花岗岩⑦₂层。

中风化花岗岩⑦₁：呈碎块状，节理裂隙较发育，岩芯破碎呈碎块状，在钻探深度揭露范围内，完整程度为较破碎,坚硬程度为较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅳ类，岩芯采取率60%-70%,RQD=50-60。揭露厚度为1.0m～12.2m，层顶标高为8.17～22.58m。从现场钻探资料分析，地基土均匀性较差。

中风化花岗岩⑦₂：呈块状，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状～长柱状，分布不均匀，层厚变化大，层面坡度起伏较大。完整程度为较完整～完整,坚硬程度为较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅱ～Ⅲ类，岩芯采取率75%-95%,RQD=70-90。岩石单轴饱和抗压强度范围值f_rk=48.4～58.6MPa,标准值f_rk=51.5 MPa。揭露厚度为2.7～7.0m，层顶标高为6.01～20.51m。从现场钻探资料分析，地基土均匀性较差。

3.3设计内容及方法

3.3.1 地下车库设计示意简图

3.3.2 地下室基础设计

根据勘察报告，地下车库所处底层为残积砂质粘性土④土层，且分布不均匀。土体较为软弱，地下水丰富，易发生沉降。结合各类型基础特性，选择筏板基础。

筏板基础的设计方法分文三类：①简化计算方法。假定基底压力呈直线分布，适用于筏板相对地基刚度较大的情况。当上部结构高度很大时可采用倒梁法或倒楼盖法，当上部结构为柔性结构式采用静定分析法；②考虑地基与基础共同作用的方法，用地基上的梁板分析方法求解，一般用在地基比较复杂、上部结构刚度较差，或柱荷载及柱间距变化较大时；③考虑地基、基础和上部结构三者共同作用的方法。

针对本次设计，采用第一种简化计算方法。简化计算方法采用基底压力呈直线分布的假定，这要求筏板与地基相比是绝对刚性的，筏板基础的挠曲不会改变基础的接触压力。当满足λl_m≤1.75（l_m是平均柱距），可认为板是绝对刚性的。

筏板基础的基底净反力分布：

式中：

	---荷载合力在x、y形心轴方向的偏心距；
	---对x、y的界面惯性矩。

简化方法中常用的方法有倒梁法和倒楼盖法，由于本设计是纯地下车库，不存在上部结构，并且所处地区土质不均匀，因此采用倒梁法。倒梁法吧筏板划分为独立的条带，条带宽度为相邻柱列间跨中到跨中的距离，忽略条带之间的剪力传递，则条带下的基底净反力为：

式中：

	---本条带节点分配的柱荷载之和；
	---节点分配的柱荷载对条带中心的合力矩。

然后采用倒梁法或静定分析法计算，可采用经验系数进行计算。

3.3.3 地下室楼盖设计

综合经济技术对比结果分析，相同情况无梁楼盖比主次梁楼盖要更为经济。在确定了柱网间距、竖向均布荷载之后，可按照经验法来确定弯矩大小：

X方向总弯矩设计值
Y方向总弯矩设计值

根据柱网x、y方向的柱间距比值来查β1、β2，之后区别有柱帽和没有的情况，得：

柱上板带的弯矩设计值
柱上板带的弯矩设计值
式中：
	---X方向和Y方向的柱距；
	---板的竖向均布荷载设计值；
	---柱帽在计算弯矩方向的有效宽度，无柱帽时，；
	---柱上半袋和跨中板带弯矩系数。

3.3.4 地下室外墙设计

地下室外墙的设计步骤为：1.确定外墙尺寸；2.明确作用荷载；3.确定外墙计算模型；4.对外墙进行受力分析；5.根据受力分析结果进行配筋、验算。

本设计仅考虑水平荷载来计算外墙内力。土压力按静止土压力计算，水土压力均按恒载考虑

在初步设计时采用单项板计算模型。即以地下室顶(楼)板、底板为外墙支撑点，取单位宽度的外墙，按顶端简支底端固定的双跨连续板进行计算。计算内容包括强度计算和抗裂验。

3.3.5 桩基础承载力设计

在《建筑桩基础技术规范》（JGJ 94#8212;2008）中，单桩竖向承载力特征值取为单桩竖向极限承载力特征值除以安全系数后的承载力值：

式中 #8212;单桩竖向承载力特征值；

#8212;单桩竖向极限承载力标准值；

#8212;安全系数，取=2。

对于嵌岩灌注桩，《建筑桩基础技术规范》（JGJ 94#8212;2008）规定，当根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算：

式中 ：

3.3.5 地下室荷载设计

计算时需要到荷载的组合的项目主要有：

1、按照地基承载力确定基础底面积、埋深以及单桩的承载力，传递至基础的荷载按照正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，相应的抗力采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

2、计算地基变形时使用的荷载效应按照正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，相应比较的限值取地基变形允许值。

3、计算挡土墙土压力、斜坡稳定性时，荷载效应按照承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。

4、确定基础或桩承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应组合和相应的基底反力，按照承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。

3.3.6 地下室抗浮设计

抗浮设计通常采用自重平衡法、抗力平衡法、浮力消除法。自重平衡法通过回填覆土、加重自身重量来抵抗浮力；抗力平衡法是在基础底部设抗拔桩来承担浮力；浮力消除法是在地下车库周围设截水沟、集水井，降低水位减小浮力。

根据勘察报告要求，地下室设计基础底板埋深为5.5-7.5m，标高为38.00-36.2m，勘察期间测得稳定水位标高为38.86～39.85m，基底大部分处于残积砂质粘性土④土层中，该层中富含地下水。计算地下水对地下室底板的浮力时，地下室防水、抗浮设防水位按室外设计地坪标高以下0.50m考虑。综合上述条件，该车库周边水位较高，浮力大，宜采用抗拔桩抗浮。

3.4 电算方法

本次设计中主要采用PKPM、TBSA、SAP、BSCW等软件。通过ACAD等Autodesk软件可以实现设计整体结构的设计构图；运用PKPM软件进行墙、板的内力配筋计算。除此以外，Ansys、Abaqus等有限元软件可以对整体结构或土体进行更为细致的分析。

参考文献

[1]刘文珽,姚谦峰,张涛. 高层主楼与地下车库的基础设计与分析[J]. 工业建筑,2008,S1:280-284.

[2]杜家庆,杜守继,赵丹蕾,唐文勇. 竖向荷载下群桩-土-承台相互作用数值分析[J]. 岩土力学,2013,08:2414-2420.

[3]杨瑞清,朱黎心. 地下建筑结构设计和施工设防水位的选定与抗浮验算的探讨[J]. 工程勘察,2001,01:43-46.

[4]孙峰,孔纪名,王杰,刘相. 考虑共同作用下的筏板基础厚度的设计方法研究[J]. 四川建筑科学研究,2012,05:93-97.

[5]李伟. 桩筏基础基底土反力模型及筏板设计研究[D].同济大学,2008.

[6]张麦香. 太原万达广场地下车库、基础结构方案选型分析报告[A]. .土木建筑学术文库(第15卷)[C].:,2011:3.

[7]徐中华. 上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究[D].上海交通大学,2007.

[8]葛炎晨. 多层地下车库结构造价优化的若干因素分析[D].安徽建筑大学,2014.

[9]张兆波. 地下车库覆土压力分布规律及覆土下消防车等效均布活荷载合理取值问题的研究[D].兰州交通大学,2013.

[10]陈靖. 地下车库建筑设计中的几点经验[J]. 建材世界,2013,06:49-53.

[11] Poulos H.G.and Davis E.H. Pile foundation analysis and design [J]. New York Wiley, 1980.

[12] Ottiviani M.Three-dimensional finite element analysis of vertically loaded pile groups [J]. Geotechnique, 1975, Vol.25, No.2: 159-174.

[13] Hain S.J.and Lee L.K. The analysis of flexible raft-pile system [J]. Gertechnique, 1978, Vol.28, No 1: 65-83.

[14]刘金砺,黄强,李华,高文生. 竖向荷载下群桩变形性状及沉降计算[J]. 岩土工程学报,1995,06:1-13.

[15]兰翃,朱禛峰. 地下室顶板楼盖梁、板消防车荷载取值探讨[J]. 工程建设与设计,2010,02:49-53.

[16]王海彦,密荣三,骆宪龙. 地下结构设计的荷载、模型、方法的确定[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报,2007,03:5-10.

[17]李广信,吴剑敏. 关于地下结构浮力计算的若干问题[J]. 土工基础,2003,03:39-41.