CN107463758A

CN107463758A - 一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法

Info

Publication number: CN107463758A
Application number: CN201710734403.2A
Authority: CN
Inventors: 钱庆; 朱迅; 查金水; 胡劲松; 朱志远; 王静峰
Original assignee: CETC 38 Research Institute
Current assignee: CETC 38 Research Institute
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2017-12-12

Abstract

本发明公开了一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：设立体车库中心内圈的荷载为A，中间内圈的荷载为B，外圈的荷载为C；设立体车库每圈立柱按照顺时针标号依次为1、2、3，以此类推；验算立体车库基础结构的构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度；验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力；验算预制混凝土板；验算可调支座。应用本发明的立体车库，不需要挖土施工，适用于平整度不一致的地面，并且拆装便利。

Description

一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法

技术领域

本发明涉及停车库，尤其涉及的是一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法。

背景技术

改革开放以后，我国迅速成长为世界上第三大汽车生产国和第二大汽车消费国，而停车场的需求也逐渐增加。随之而来的还有车多位少、停车难等停车问题，停车位短缺可见一斑。智能停车库作为能够集中解决人们在停车过程中遇到的停车难、找车难、通行速度缓滞、缴费方式单一等问题，充分满足人们切实需求的现代停车场，能够很好地管理停车场秩序，有效地促进停车场有限车位利用率的提高，缓解停车难题，因此，智能停车库的需求在不断地上升。

目前，现有建筑基础类型主要有以下几种：(1)独立基础，在单独开挖的独立基础中浇筑钢筋混凝土，对不均匀的土质施工，施工不复杂；但是，当上部荷载较大时，采用独立基础较浪费，而且当土质不均匀时，独立基础沉降差异较大。(2)条形基础，抗弯刚度大，将上部集中荷载转化为均匀荷载，使基础受力较均匀；但是，条形基础施工较为复杂，比较浪费，现场采用现浇式作业，施工周期较长。(3)筏板基础，可减少地基土的单位面积压力、提高地基承载力，并且增强基础的整体刚性；但是，筏板基础体积较大，施工时浇筑混凝土量大，施工较复杂，经济性较差。(4)桩基础，具有较高的承载力，对建筑的抗倾覆和侧移有很高的保证；但是，造价较高。

由此可见，传统基础形式都不可避免的需要挖土施工。但是，在一些大中型城市中楼群密集、地下管线错综复杂的情况下，进行基坑开挖，不可避免的会对周围建筑物、管线以及其它地下设施的安全性构成威胁。尤其是基坑开挖边界距离已有建筑物很近时，基坑开挖卸荷引起的土体移动会给邻近建筑物和其基础施加附加的剪力和弯矩，并且更为严重的是，使得早已沉降稳定了的地基土由于重新发生沉降，特别是砖混的老建筑对不均匀沉降很敏感。

因此，设计一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法是具有重要意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种不需要挖土施工，适用于平整度不一致的地面，并且拆装便利的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种如上述所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，包括以下步骤：

设立体车库中心内圈的荷载为A，中间内圈的荷载为B，外圈的荷载为C；

设立体车库每圈立柱按照顺时针标号依次为1、2、3，以此类推；

验算立体车库基础结构的构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度；

验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力；

验算可调支座；

作为优化的技术方案，验算立体车库基础结构构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度的步骤，具体还包括：

计算KL5梁所采用H450*200*9*14型钢的最大内力，即，M＝213.0KN·m，V＝99.1KN，

I＝3.22×10⁸mm⁴，A＝6598mm²，W_nx＝1.43×10⁶mm³

S＝8.11×10⁵mm³

计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

计算CL7梁所采用H400*200*8*12型钢的最大内力，即，

M＝100.2KN·m，V＝53.9KN，

I＝1.86×10⁸mm⁴，A＝5408mm²，W_nx＝9.3×10⁵mm³

S＝5.93×10⁵mm³

计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

计算CL8梁所采用H250*125*5*8型钢的最大内力，即，

M＝13.1KN·m，V＝8.5KN，

I＝3.46×10⁷mm⁴，A＝3170mm²，W_nx＝2.77×10⁵mm³

S＝2.36×10⁵mm³

计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

作为优化的技术方案，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力的步骤，具体还包括：

计算节点单元与KL5梁通过外伸端板连接时所采用的每个螺栓的抗剪承载力，即，

计算螺栓群最大内力，即，M＝66.5KN·m，V＝58.2KN，

N_t2＝31.36KN

N_t3＝-31.36KN

N_t4＝-158.8KN

∑N_ti＝2×(69+31.36)＝200.72KN

作为优化的技术方案，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力步骤，具体还包括：

计算KL5梁与CL8梁连接采用的每个螺栓的抗剪承载力，即，

计算CL8最大端部内力，即V＝4.62KN；

计算CL7梁和KL5梁连接节点处的每个螺栓的抗剪承载力，即，

计算CL8最大端部内力，即V＝53.8KN；

作为优化的技术方案，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括：计算混凝土板1的永久荷载标准值，即g＝3.00kN/m2

计算可变荷载标准值，即q＝3.10kN/m2

计算跨度，即Lx＝3000mm，Ly＝2045mm；

作为优化的技术方案，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括:计算弯矩，即Mx＝(0.01230+0.03602/5)*(1.20*3.00+1.40*1.55)*2.0^2＝0.47kN·m

计算考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩，即Mxa＝(0.02873+0.07064/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.39kN·m

Mx＝0.47+0.39＝0.86kN·m

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％

My＝(0.03602+0.01230/5)×(1.20×3.00+1.40×1.55)×2.0^2＝0.93kN·m

计算考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩，即

Mya＝(0.07064+0.02873/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.69kN·m

My＝0.93+0.69＝1.62kN·m

Asy＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2)

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％；

作为优化的技术方案，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括：

按照相同方法计算其余板块，得到混凝土板配筋均为构造配筋φ8@200；

作为优化的技术方案，验算可调支座的步骤，具体还包括：

计算A圈可调支座的螺栓群的抗剪承载力，即，

计算A圈立柱1下部平均每个可调支座垫块的面积，即，

计算A圈除1处的其余立柱下部平均每个可调支座垫块的面积，即，

作为优化的技术方案，验算可调支座的步骤，具体还包括：

计算B圈框架柱1下部平均每个可调支座垫块的面积，即，

作为优化的技术方案，验算可调支座的步骤，具体还包括：计算C圈可调支座的螺栓群的抗剪承载力，即，

本发明相比现有技术具有以下优点：

通过计算得出立体车库基础结构的最优化设计方案，保证立体车库免开挖、全装配式的同时，提高立体车库的整体安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例中立柱底部位置平面图；

图2是本发明实施例中基础结构平面布置图；

图3是本发明实施例中预制混凝土板分类编号平面布置图；

图4是本发明实施例中垫层示意图；

图5是本发明实施例中基础结构底部可调支座布置图；

图6是本发明实施例中主梁拼接节点示意图；

图7是本发明实施例中主梁和次梁连接节点示意图；

图8是本发明实施例中柱脚与基础结构连接节点示意图。

其中，1、内圈；2、外圈；3、立柱；4、钢筋混凝土板；5、砂石垫层；6、橡胶垫；7、可调支座；8、主梁；9、次梁；10、第一节点；11、第二节点；12、可转动圆盘；13、提升***。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明所述的免开挖装配式立体车库的基础结构的设计方法，包括以下步骤：

首先，设立体车库中心内圈1的荷载为A，中间内圈1的荷载为B，外圈2的荷载为C，设立体车库每圈立柱3按照顺时针标号依次为1、2、3，以此类推。立柱3竖向荷载如下表1所示，根据计算结果表明，立柱3的竖向荷载较大，其余自由度上的约束荷载均很小，且由于整个结构具有对称性，在只计算结构标准值的情况下，可取1/4对称结构进行计算，故只列出每圈1/4立柱3的竖向反力。

表1立柱竖向荷载

然后，验算立体车库基础结构的构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度，由于基础框架柱内部的结构构造和上部结构相同，如图2所示，因此只需要设计外部道路下部的钢结构即可。

其中，M为截面承受的弯矩；

I为惯性矩；

A为钢梁截面面积；

S为绕截面中和轴的面积矩；

τ为截面承受的剪力；

V_d为钢梁在横载作用下的挠度；

V_q为钢梁在活载作用下的挠度；

N_vb为单个螺栓的抗剪承载力；

N_τ1为弯矩作用下第1排螺栓所产生的拉力；

N_τ2为弯矩作用下第2排螺栓所产生的拉力；

F为可调支座承受的竖向压力；

P为地面承载力的特征值；

f为Q345钢材的抗弯设计承载力；

f_v为Q345钢材的抗剪设计承载力；

{v}为规范规定的容许挠度；

具体的：(1)计算KL5梁所采用H450*200*9*14型钢的最大内力，即，M＝213.0KN·m，V＝99.1KN。

如图3所示，由于钢梁上翼缘与预制混凝土板4连接，故只需考虑钢梁的强度和刚度即可。

经计算：

I＝3.22×10⁸mm⁴，A＝6598mm²，W_nx＝1.43×10⁶mm³

S＝8.11×10⁵mm³

按照弹性设计计算构件内力：

根据由软件计算得KL5恒载最大挠度

根据由软件计算得KL5活载最大挠度

由于结构具有对称性，故只需列出基础层1/4面积内其余的KL5梁截面的最大应力和变形即可，KL5应力和变形如下表2所示。

表2KL5应力和变形表

由上表可看出构件的应力和挠度均满足规范要求，因此梁强度刚度均满足要求。

(2)计算CL7梁所采用H400*200*8*12型钢的最大内力，即，M＝100.2KN·m，V＝53.9KN。

由于钢梁上翼缘与预制混凝土板4连接，故只需考虑钢梁的强度和刚度即可。

经计算：

I＝1.86×10⁸mm⁴，A＝5408mm²，W_nx＝9.3×10⁵mm³

S＝5.93×10⁵mm³

按照弹性设计计算构件内力：

根据由软件计算得CL7恒载最大挠度，

根据由软件计算得CL7活载最大挠度，

故梁强度刚度均满足要求。

由于结构具有对称性，故只需列出基础层1/4面积内其余的CL7梁截面的最大应力和变形即可，CL7应力和变形如下表3所示。

表3CL7应力和变形表

由表格可看出构件的应力和挠度均满足规范要求，故梁强度刚度均满足要求。

(3)计算CL8梁所采用H250*125*5*8型钢的最大内力，即，M＝13.1KN·m，V＝8.5KN。

经计算：

I＝3.46×10⁷mm⁴，A＝3170mm²，W_nx＝2.77×10⁵mm³

S＝2.36×10⁵mm³

按照弹性设计计算构件内力：

根据由软件计算得CL8恒载最大挠度

根据由软件计算得CL8活载最大挠度

故梁强度刚度均满足要求。另外，由于CL8受力很小，故不作过多验算。

之后，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力，具体为：

(1)工厂预制节点，其中节点单元与KL5梁采用外伸端板连接，连接采用10.9级M20高强摩擦型螺栓。

根据设计规范，每个螺栓的预拉力为：

P＝0.608f_uA_e＝198.5KN

每个螺栓抗剪承载力为：

螺栓群处于受剪和受拉复合状态，由计算软件提取内力可得最大M＝66.5KN·m，V＝58.2KN。

N_t2＝31.36KN

N_t3＝-31.36KN

N_t4＝-158.8KN

由于N_t3、N_t4均小于0，受压，故均按照等于0计算。

∑N_ti＝2×(69+31.36)＝200.72KN

故螺栓群满足要求。

(2)工厂预制节点

此节点与道路内部连接节点与立体车库的上部结构相同，在节点区采用外环板加强，承受框架柱传递到基础的集中力。

(3)主次梁连接节点

CL8梁截面采用H250*125*5*8型钢，KL5梁采用H450*200*9*14型钢，连接采用铰接形式，采用一列两排10.9级M20高强摩擦型螺栓。

由上可知，每个螺栓的抗剪承载力：

软件提取CL8最大端部内力为V＝4.62KN，故节点满足要求。

(4)CL7梁与KL5梁连接节点

CL7梁截面采用H400*200*8*12型钢，KL5采用H450*200*9*14型钢，连接采用铰接形式，采用一列三排10.9级M20高强摩擦型螺栓。

由上可知，每个螺栓的抗剪承载力：

软件提取CL7最大端部内力为V＝53.8KN，故节点满足要求。

然后，验算预制混凝土板，具体为：

(1)计算混凝土板荷载标准值

将预制钢筋混凝土板4按照形状进行分类并编号，如图3所示，以编号1的钢筋混凝土板4为例计算：

永久荷载标准值：g＝3.00kN/m2

可变荷载标准值：q＝3.10kN/m2；

计算跨度：Lx＝3000mm；Ly＝2045mm；

板厚H＝100mm；混凝土强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400：

(2)计算X向应增加的弯矩和Y向应增加的弯矩

计算结果：

Mx＝(0.01230+0.03602/5)×(1.20×3.00+1.40×1.55)×2.0^2＝0.47kN·m；

考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：

Mxa＝(0.02873+0.07064/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.39kN·m，

Mx＝0.47+0.39＝0.86kN·m，

Asx＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2)，

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％，

My＝(0.03602+0.01230/5)×(1.20×3.00+1.40×1.55)×2.0^2＝0.93kN·m，

考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：

Mya＝(0.07064+0.02873/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.69kN·m，

My＝0.93+0.69＝1.62kN·m，

Asy＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2)，

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％，

Mx'＝0.05720×(1.20×3.00+1.40×3.10)×2.0^2＝1.90kN·m，

Asx'＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2，可能与邻跨有关系)，

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％，

My'＝0.07821×(1.20×3.00+1.40×3.10)×2.0^2＝2.60kN·m，

Asy'＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2，可能与邻跨有关系)，

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％，

(3)计算其余板块

其余板块按照相同方法，计算可得，钢筋混凝土板4配筋均为构造配筋φ8@200，如表4所示。

表4预制混凝土板配筋情况一览表

由于不考虑组合效应时，钢梁已经满足受力要求，故只需要按照构造布置抗剪螺栓即可。布置M20的螺栓，间距200mm。

最后，验算可调支座7。具体为：可调支座7截面采用150*6的圆钢管，通过端板连接形式和基础层相连。

(1)A圈立柱可调支座

A圈可调支座7内力一览表如下表5所示，根据所提取的内力，验算高强螺栓强度：

编号	弯矩(KN*m)	剪力(KN)
			A1	3.8	10.9
A2	3.0	8.6
			A3	9.9	28.2
A4	10.0	28.8

表5 A圈可调支座内力一览表

由上可知，每个螺栓的抗剪承载力：

螺栓群处于受剪和受拉复合状态，由计算软件提取内力可得最大M＝10.0KN·m，V＝28.8KN。

N_t2＝-11.2KN

由于弯矩产生的拉力远远小于上部结构自重的压力，故螺栓可按照N＝0计算。故：

A圈1处的立柱3最大竖向反力为301.8KN，在下部布置5个可调支座7，每个支座承担60.36KN的竖向荷载。地基承载力按照150KPA进行计算。则平均每个可调支座7下部垫块面积为：

故在节点正下方布置800mm*800mm的垫块，其余四个方向布置4*600mm*600mm的垫块。总面积A＝2.08m2。节点正下方的垫块受力F＝92.86KN。可调支座7圆钢管为Φ300。下部垫块采用C40混凝土垫块。为避免混凝土局部承压不满足要求，可在垫块顶部焊接薄钢板。

A圈其余立柱3竖向反力差别不大，取F＝200KN。同上可得平均每个可调支座7下部垫块面积为：

布置5个600mm*600mm的垫块可满足要求。

(2)B圈立柱可调支座

B圈可调支座7内力一览表如下表6所示，根据所提取的内力，验算高强螺栓强度：

表6 B圈可调支座内力一览表

由上可知，每个螺栓的抗剪承载力：

螺栓群处于受剪和受拉复合状态，由计算软件提取内力可得最大M＝54KN·m，V＝155KN。

N_t2＝-60.5KN

B圈框架柱最大竖向力F＝368.5，同上可得平均每个可调支座7下部垫块面积为：

故在节点正下方布置800mm*800mm的垫块，其余四个方向布置2个800mm*800mm和两个600mm*600mm的垫块可满足要求。

(3)C圈立柱可调支座

C圈可调支座7内力一览表如下表7所示，根据所提取的内力，验算高强螺栓强度：

编号	弯矩(KN*m)	剪力(KN)
			C1	2.5	7.3
C2	60	172
			C3	14	41
C4	50	142
			C5	55	156

表7 C圈可调支座内力一览表

由上可知，每个螺栓的抗剪承载力：

N_t2＝-60.5KN

故螺栓群满足要求。

外圈2由于可调支座只承受道路荷载，故竖向力较小。布置3个600mm*600mm的可调支座7即可满足。

本发明所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，采用大型计算软件SAP2000建立车库的结构模型，建模时钢材全部采用Q345B，预制混凝土板4混凝土强度为C30。

如图2所示，本实施例免开挖装配式立体车库的基础结构，包括铺设于地面的钢梁，钢梁构成内圈1和外圈2，外圈2的外侧铺设有道路，如图4所示，钢梁上铺设有预制钢筋混凝土板4，预制钢筋混凝土板4通过螺栓与钢梁固定。将钢结构基础分解成若干标准化H型钢梁构件，加工制造完成后，通过货车运至工程现场，再由大吊车实施现场吊装和拼接，装配形成钢结构基础，然后在钢梁上铺设固定预制钢筋混凝土板4，避免挖土施工，保护周边建筑物、管线等地下设施的安全性。

如图4所示，为了更好的实现免开挖，先在地面上铺设一定厚度的垫层，不仅可以提高地面的承载力，还可以避免基础结构不均匀沉降的发生。同时，在砂石垫层5上铺设一层橡胶层6可以避免钢梁腐蚀等耐久性问题。

如图5所示，考虑到地面具有一定的不平整度，在内圈1、外圈2以及道路的底部通过螺栓固定可调支座7。通过调整可调支座7的高低，使在原始地面不平整的地方也可以保证整个基础结构具有一致的平整度，从而提高立体车库的安全性和可靠性。

在本发明所述的免开挖装配式立体车库的基础结构中，钢梁包括主梁8和次梁9，若干主梁8分别构成内圈1、外圈2的横向框架，以及构成道路的***，道路的***通过次梁9与外圈2的横向框架连接，内圈1的横向框架通过次梁9与外圈2的横向框架连接。在本实施例中，在装配该立体车库的基础结构的时候，先由大吊车实施现场吊装和拼接主梁5、次梁6，依次按照先内环后外环，先内径后外径的顺序，装配形成钢结构基础。

此外，道路的***设有第一节点10，外圈2的横向框架上设有第二节点11；第一节点10用于连接两个主梁8和一个次梁9，第二节点11用于连接两个主梁8和两个次梁9。

如图6和图7所示，每圈主梁8之间采用高强度螺栓端板连接，主梁8与次梁9均采用高强度螺栓连接。在钢梁上翼缘和预制钢筋混凝土板4中预留螺栓孔，预制钢筋混凝土板4与钢梁通过螺栓连接。

如图8所示，立柱3的柱脚通过螺栓与预制钢筋混凝土板4、主梁8下翼缘连接，从而实现全装配化，方便拆装。

在本实施例中，如图2所示，内圈1中心放置一个可转动圆盘9和一个搬运小车，围绕可转动圆盘12，放射状设置多个停车位，搬运小车将车辆在停车位及可转动圆盘12之间移动，外圈2设有提升***13的操作位。

内圈1和外圈2的圆周上设有立柱3，立柱3上套设第二节点12，立柱3通过第二节点8使用螺栓连接主梁5和次梁6。在本实施例中，内圈1的立柱3数量优选为14根，外圈2的立柱3数量优选为18根。可移动圆盘12、内圈1和外圈2呈三个同心圆状，且可移动圆盘12的半径优选为3.5m，内圈1的半径优选为6.5m，外圈2的半径优选为12.5m。根据实际需要，也可以随着立体车库整体的大小变化而增加或者减少立柱3的数量，以及增大或者减小可移动圆盘12、内圈1和外圈2的半径。此外，相邻两个立柱3之间的夹角为24度，位于提升***13处的相邻两个立柱3的夹角为38度。提升***13操作位的数量优选为两部，根据实际需要，也可以增加或者减少提升***13操作位的数量。

在本发明所述的免开挖装配式立体车库的基础结构中，基础结构的所有模块均在工厂预制加工，比如，节点、梁和预制混凝土板4；而可调支座7根据竖向荷载吨位进行定做。基础结构的构件进行预制时，按照安装顺序和工艺要求在钢平台上进行钢构件的预制和组装。其中，型钢的拼接翼缘板拼接接缝和腹板拼接接缝的间距大于200mm，翼缘板拼接的长度不小于两倍板宽；腹板拼接宽度不小于300mm，长度不小于600mm。

为了焊接方便，保证焊接质量，还应当尽量将横梁上的加强筋板、连接板、垫板、挑梁等在地面钢平台上按施工图尺寸进行组对焊接。在钢平台上预制的钢构件除按施工图和规范要求制作组装外，还应考虑现场安装的工艺性和安装尺寸的变化。工厂预制节点模块最大尺寸1.2×1m；钢梁最大长度7.5m；预制混凝土板4最大块尺寸3×3m，重2.25t。运输时采用长12.8m×宽2.3m(型号Ⅰ)和长9.6m×宽2.3m(型号Ⅱ)两种型号的运输货车。经验算，整个基础用钢量约50t，需要型号Ⅰ和型号Ⅱ运输车各一辆，其中型号Ⅰ运输车装载35t钢材，型号Ⅱ运输车装载15t钢材；预制混凝土板4重约140t。需要4辆型号Ⅰ运输车，每车装载混凝土35t。运输时需要依据构件进场计划单安排钢构件的运输，以钢结构平台区域划分单元。装车时应捆扎好，以避免构件变形，确保运输安全。钢结构构件为便于现场安装必须按要求进行编号，编号工作在加工厂内完成。构件进场严格按现场安装分区要求分批进场，现场钢构件的堆放仅考虑三天的钢结构施工工程量。钢构件卸车时，必须对构件进行临时支撑，确保构件稳定。同时要求每台塔吊准备两副卸货用吊索、挂钩、卡环等辅助用具周转使用，以节省卸货时间。运送构件时，轻抬轻放，不可拖拉，以避免将表面划伤。

所有立柱3、梁柱均采用杆件单元，压型钢板和外圈预制混凝土板4采用壳单元建立。小车轨道梁、外圈混凝土板4支撑次梁9与主梁8之间的连接均采用铰接连接，其余框架构件之间的连接均为刚接。设置面自动生成边束缚，面单元与框架单元之间默认为刚性连接。

车库外部围护结构为幕墙，计算模型中将幕墙的重量转化为梁的均布荷载布置在梁的上翼缘。考虑到整个上部结构只通过可调支座7和地面接触，且可调支座7与地面直接接触且无任何锚固作用，故在模型中定义可调支座7底部为铰接约束。

为防止车辆冲出车库外滑落需要在立体车库道路外侧以及进出辅道两侧设置防护网，防护网的柔性和拦截强度足以吸收和分散传递预计的车辆冲击动能，消能环的设计和采用使***的抗冲击能力得到进一步提高，与钢性拦截和砌浆挡墙相比较，改变了原有施工工艺，使工期和资金得到减少。

在本实施例中，防护网可以采用钢丝点焊而成，当场地土土质较差时，在土层表面采用硬化处理，铺设砂石垫层，再将原有基础下部的可调支座用枕木代替铺设在砂石垫层上。

通过将基础结构的构件划分为若干单元在工厂进行预制，再在现场采用全螺栓连接的方式，避免了现场焊接操作，减少了现行工作量，不仅有助于提高组装效率，实现快速建设立体车库，同时避免了焊接操作等产生的变形及其它质量问题。另外，各单元在工厂预制好，减少了现场焊接或拼接的工作量，可以实现快速拆装，并且，拆卸下来的整件可以重复利用，节能环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力；

验算预制混凝土板；

验算可调支座。

2.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算立体车库基础结构构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度的步骤，具体还包括：

I＝3.22×10⁸mm⁴，A＝6598mm²，W_nx＝1.43×10⁶mm³，S＝8.11×10⁵mm³，

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计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

3.如权利要求1所述的免开装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算立体车库基础结构构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度的步骤，具体还包括：

计算CL7梁所采用H400*200*8*12型钢的最大内力，即，M＝100.2KN·m，V＝53.9KN，

I＝1.86×10⁸mm⁴，A＝5408mm²，W_nx＝9.3×10⁵mm³，S＝5.93×10⁵mm³，

<mrow> <mfrac> <mi>M</mi> <msub> <mi>W</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>100.2</mn> <mo>&times;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mn>9.3</mn> <mo>&times;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>5</mn> </msup> <msup> <mi>mm</mi> <mn>3</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mn>107.74</mn> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <msup> <mi>mm</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo><</mo> <mi>f</mi> <mo>=</mo> <mn>315</mn> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <msup> <mi>mm</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>,</mo> </mrow>

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计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

4.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算立体车库基础结构构件内力、恒载最大挠度和活载最大挠度的步骤，具体还包括：

计算CL8梁所采用H250*125*5*8型钢的最大内力，即，M＝13.1KN·m，V＝8.5KN，

I＝3.46×10⁷mm⁴，A＝3170mm²，W_nx＝2.77×10⁵mm³S＝2.36×10⁵mm³，

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计算恒载最大挠度，即

计算活载最大挠度，即

5.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力的步骤，具体还包括：

P＝0.608f_uA_e＝198.5KN，

计算螺栓群最大内力，即，M＝66.5KN·m，V＝58.2KN，

<mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>My</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <mrow> <mi>m</mi> <mo>&Sigma;</mo> <msubsup> <mi>y</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mn>69</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo><</mo> <msubsup> <mi>N</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mn>0.8</mn> <mo>&times;</mo> <mi>P</mi> <mo>=</mo> <mn>158.8</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> </mrow>

N_t2＝31.36KN

N_t3＝-31.36KN

N_t4＝-158.8KN

∑N_ti＝2×(69+31.36)＝200.72KN，

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6.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力步骤，具体还包括：

计算KL5梁与CL8梁连接采用的每个螺栓的抗剪承载力，即，

计算CL8最大端部内力，即V＝4.62KN。

7.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算节点单元处的螺栓抗剪承载力和内力步骤，具体还包括：

计算CL7梁和KL5梁连接节点处的每个螺栓的抗剪承载力，即

计算CL8最大端部内力，即V＝53.8KN。

8.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括：

计算混凝土板1的永久荷载标准值，即g＝3.00kN/m²，

计算可变荷载标准值，即q＝3.10kN/m²，

计算跨度，即Lx＝3000mm，Ly＝2045mm。

9.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括：

计算弯矩，即，

Mx＝(0.01230+0.03602/5)×(1.20×3.00+1.40×1.55)×2.0^2＝0.47kN·m，

计算考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩，即，

Mxa＝(0.02873+0.07064/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.39kN·m

Mx＝0.47+0.39＝0.86kN·m

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％

My＝(0.03602+0.01230/5)×(1.20×3.00+1.40×1.55)×2.0^2＝0.93kN·m；

计算考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩，即

Mya＝(0.07064+0.02873/5)×(1.4×1.55)×2.0^2＝0.69kN·m，

My＝0.93+0.69＝1.62kN·m，

Asy＝200.00mm2，实配C 8@200(As＝251.mm2)，

ρmin＝0.179％，ρ＝0.251％。

10.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算预制混凝土板的步骤，具体还包括：

按照相同方法计算其余板块，得到混凝土板配筋均为构造配筋φ8@200。

11.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算可调支座的步骤，具体还包括：

计算A圈可调支座的螺栓群的抗剪承载力，即，

<mrow> <msubsup> <mi>&Sigma;N</mi> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mn>4</mn> <mo>&times;</mo> <mn>62.53</mn> <mo>=</mo> <mn>250.12</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>></mo> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <mn>58.2</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>,</mo> </mrow>

计算A圈立柱1下部平均每个可调支座垫块的面积，

计算A圈除1处的其余立柱下部平均每个可调支座垫块的面积，即

12.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算可调支座的步骤，具体还包括：

<mrow> <msubsup> <mi>&Sigma;N</mi> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mn>4</mn> <mo>&times;</mo> <mn>62.53</mn> <mo>=</mo> <mn>250.12</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>></mo> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <mn>155</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>,</mo> </mrow>

计算B圈框架柱1下部平均每个可调支座垫块的面积，即，

13.如权利要求1所述的免开挖装配式立体车库基础结构的设计方法，其特征在于，验算可调支座的步骤，具体还包括：

计算C圈可调支座的螺栓群的抗剪承载力，即，

<mrow> <msubsup> <mi>&Sigma;N</mi> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mn>4</mn> <mo>&times;</mo> <mn>62.53</mn> <mo>=</mo> <mn>250.12</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>></mo> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <mn>156</mn> <mi>K</mi> <mi>N</mi> <mo>.</mo> </mrow> 3