北京饭店地下停车库的规划与设计

1、第19卷第1期地下空间Vol. 19No. 1北京饭店地下停车库的规划与设计王立暖摘工方案等。吕志刚(铁道部第三勘测设计院桥隧处 要本文简述了北京饭店地下停车库的规划与土建结构设计概况。针对该停车库工程规模浩大、多跨连拱双层、超浅埋暗挖施工和紧邻大楼及地铁的复杂情况, 介绍了该工程的结构设计、内力分析及施关键词地下停车库规划设计施工方案1地下停车库的规划北京饭店地处王府井大街与东长安街交口, 是一座历史悠久、享誉国内外的大型豪华饭店, 是北京市老十大建筑之一。但是长期以来饭店前人车混流及停车难问题不能得到解决, 尤其是饭店前广场现有车场恶化了环境, 减少了绿化面积, 缺乏生机, 与改建后的饭店

2、规模、档次不匹配, 将严重影响饭店经营发展。因此在饭店前车场的地下规划、修建一座大型地下停车库十分必要、意义深远。根据城市规划建设条件, 地下停车库东至饭店东楼东侧山墙, 南侧与在建的地铁王府井车站及区间相邻; 地下停车库结构覆土厚6. 2m, 以满足规划市政管网建设及现状管网改造要求; 地下停车库须有与霞公府街E 4、E 5规划开发区联系的地下汽车通道; 地下停车库须有与长安俱乐部及拟建的王府井地下商业街的联系通道; 地下停车库的汽车出入口、安全口、使用者出入口、风亭等均不能超过长安街北红线。充分利用饭店前广场地下空间, 停车位不少于420个。2工程概况2. 1建设规划北京饭店地下停车库设于

3、北京饭店东、中、西楼前车场下, 覆土厚6. 2m , 采用暗挖法修建。总建筑面积21000m 2, 东西全长271. 0m , 南北总宽36. 0m , 东与饭店东楼东端墙齐平, 西至饭店西楼前喷水池西侧, 南侧距东长安街路牙约3. 0m , 并毗邻在建的地铁王府井车站及区间, 北侧紧临北京饭店大楼, 其最近距离不到2. 0m 。停车库结构以上雨水、污水、热力、电力等地下管线纵横交错。地下停车库主体结构为地下二层, 设计为五跨四柱拱形结构, 局部为四跨及三跨结构。其中五跨结构长175. 1m , 宽36. 0m ; 四跨与三跨结构合长约57m ; 各跨结构高均为10. 10m 。另在停车库东、

4、西两端各设一连接地下一、二层的螺旋车道。地下停车库的附属工程主要有3个汽车坡道及出入口, 3个人员安全通道及出口, 2个与饭店东、西楼的联系通道及出入口, 5个通风道及4个地面风井、风亭, 1个与王府井地下商业街的联系通道, 1个联系霞公府街E 4、E 5规划开发区并穿过饭店东楼地下室的地下汽车通道。库内设置通风排烟、防灾、报警、消防、排水、闭路电视等设施。设计停车位约506个。地下停车库的总平面布置见图1。2. 2工程地质及水文地质概况(1 工程地质地下停车库所处地区属永定河冲洪积扇下部, 第四纪沉积层厚度大于80. 0m 。本工程范围内的地层按其成因类型、沉积年代及岩性划分, 从上至下依次

5、为:人工堆积层:粉质粘土、粘质粉土填土。第四沉积层:粉质粘土、粉质粉土层与粘质粉土、砂质粉土层; 细、中砂层; 卵石层, 层间夹有细、中砂层; 粉质粉土层, 层间夹有粘土与砂质粉土层; 卵石层。(2 水文地质地下停车库结构底板附近有一层地下水, 属潜水。地下水位随季节变化, 近年约在2. 003. 00m 。(3 围岩类别为 类, 场地建筑类别为! 类。(4 地震基本烈度为8度。2. 3主要技术标准设计停车车型:国产奥迪牌小汽车停车形式与行车方式:垂直式停车, 倒车进、顺车出。梁下有效高度:#2. 2m汽车坡道行车道宽度:双车道7m , 单车道4. 0m 。%汽车坡道行车道高度:&汽车

6、坡道坡度:(汽车行驶最小转弯半径:停车库防火分类: 类停车库耐火等级:一级#2. 2m r=6. 0m 直线15%, 曲线12%3主体工程结构设计主体结构设计应根据城市规划条件、覆土厚度、工程地质及水文地质条件、施工方法、停车库的柱网布置以及地面建筑物、场地情况等综合考虑。3. 1方案比选主体结构纵向柱间距可按停3排车及2排车, 即纵向柱间距8. 4m 与6. 0m, 按技术、经济、社会进行比选, 确定柱距8. 4m 为设计采用方案, 此方案比6. 0m 柱距方案的优点在于:(1 停车位增加可观, 达27个, 而其投资增加较少, 仅约100万, 相应每一车位造价节省约5%, (2 地下空间开发

7、利用率高, 停车库内开阔、通达, (3 社会效益显著。3. 2柱网布置主体结构柱网按中间行车、两侧停车布置。车道宽度由计算确定采用6, 0m, 其五跨结构平面柱网尺寸为东西向(纵向 8. 4m, 南北向(横向 5. 0+8. 10+7. 20+8. 10+5. 0m 。3. 3结构断面设计主体五跨结构断面型式见图2。图2五跨结构断面图主体结构断面采用复合衬砌连拱结构, 初期支护为C20网喷早强混凝土, 厚度均等, 为30cm ; 二次衬砌为C 30防水钢筋混凝土, 厚度不等, 最小为50cm, 结构底板厚110cm; 并在初期支护与二次衬砌间设置防水隔离层。立柱采用钢管柱, 直径 800, 1

8、6M n 钢, 壁厚16m m, 柱中灌注C40微膨胀混凝土。3. 4结构计算(1 荷载主体结构按施工阶段及使用阶段分别承受不同的荷载考虑:基本荷载:恒载(土压力、结构自重 、活载(地面、板面汽车 及地下水的回灌压力特殊荷载:地震荷载(主要考虑水平地震力附加荷载:主要考虑饭店大楼的影响荷载组合:基本荷载+地震荷载+附加荷载等。(2 计算方法主体结构初期支护与二次衬砌按基本荷载计算施工过程中每一步骤结构的内力、位移及地面沉降, 采用ADINA 程序进行弹塑性分析。二次衬砌是基本的承载结构, 要承受使用阶段所有荷载, 必须进行结构强度、刚度和稳定性分析。采用SAP84弹性空间板壳元程序按使用阶段的

9、基本荷载+地震荷载+附加荷载对整体结构进行变位、内力及地基承载力计算。(3 计算结果及分析本文仅对地表沉降及二次衬砌的计算结果进行分析。地表沉降曲线见图3。二次衬砌计算横向取半结构, 纵向取2跨。其单元划分见图4, 主要计算结果如图5、6、7、8。地表沉降分析:由于采用对称开挖, 地表沉降的最终形态基本对称, 最大沉降值为24. 5m m 。边孔开挖第5步, 中孔开挖第11、12步对地表沉降影响最大。边孔开挖、支护完成后地表的最大沉降值较小, 为7. 0mm , 中孔开挖、支护完成后地表的最大沉降值为17. 00m m, 开挖第13步地表的最大沉降值为21. 00mm , 第42步结构完成后地

10、表的 最终最大沉降值为24. 5m m 。图3地表沉陷计算结果示意图图4单元划分图图5跨中处弯矩图(KNm 图6跨中处轴力图( KN 图7柱位处弯矩图(KNm 图8柱位处轴力图(KN二次衬砌变位分析:拱部变位较大, 边墙及底板变位较小, 最大变位为20mm , 发生在最大跨跨中处, 结构中心线处拱部变位为14. 0mm 。二次衬砌内力分析:跨中处内力较柱位处小, 跨中处与柱位处的弯矩图形状基本一致, 而轴力图在拱梁柱相交处变化很大。跨中处的最大正弯矩为450kN +M , 柱位处的最大正弯矩为500kN +M , 均发生在最大跨的跨中位置; 跨中处的最大负弯矩为720kN +M , 柱位处的最

11、大负弯矩为1950kN +M , 均发生在中跨柱与底纵梁、底板相交处。跨中处与柱位处轴力均为压力, 其边墙与底板轴力基本相同, 跨中处拱梁相交处轴力最小, 约200kN, 而柱位处拱梁柱相交处轴力最大, 约4250kN 。立柱的轴力为15700kN 。3. 5沉降缝在主体结构的断面变化处即五跨结构与四跨结构间, 四跨结构与三跨结构间均设置一道宽度为3cm 的沉降缝。沉降缝的结构型式采用双柱式。为充分利用地下空间, 同时满足一个停车位宽度要求, 使纵向柱间距拉开变为3. 4m 。4附属工程结构设计地下停车库的附属工程数量应满足汽车行驶、停放及使用者方便、快捷、安全、畅通, 并充分考虑到地面车流、

12、地面建筑、周围环境、道路、地下管线以及市政规划等各种因素的影响, 均设置在主体结构与饭店大楼的狭长空间内, 并有相互平行、重叠、立体交叉。本文仅介绍附属工程中的中、西汽车坡道及出入口的设计, 其余从略。4. 1中、西汽车坡道及出入口根据北京饭店地面、地下交通流线布置以及饭店目前经营布局, 采用中、西汽车坡道相结合布置, 以剪刀交叉形式与地下停车库一、二层相通, 紧贴主体结构。其地面口部中口设在饭店东楼门厅西侧与既有地面车道相接, 为单车道向下, 西口设在饭店西楼门厅西侧, 为双车道, 水平长度189. 47m 。汽车坡道坡度为15%坡道; 两端设长3. 6m 的缓坡段。中、西汽车坡道及出入口结

13、构平、剖面见图9。中、西汽车坡道及出入口结构由口部明挖段框架结构、暗挖段单层拱形复合衬砌结构、暗挖段双层拱形复合衬砌结构组成。在暗挖段双层结构内设两个相向的剪刀交叉形式的单车道1999 年第 1 期 王立暖等: 北京饭店地下停车库的规划与设计 63 坡道。 5 围护结构设计 地下停车库主体结构离北京饭店的距离为 10m 15m, 附属工程离饭店的最近距离不到 2. 0m , 因此施工过程中如何保证饭店大楼 ( 特别是早期的中、 西楼建筑 的绝对安全是本工程 关键中的关键。为此, 在设计中除对主体结构及附属工程施工采用有效的支护手段以尽量减 少地表沉降对建筑物基础扰动外, 另在饭店前先施做一排围

14、护桩结构, 并可作为附属工程明挖 基坑支护的一部分。 围护结构主要布置在饭店中、 西楼前, 紧贴中、 西汽车坡道及出入口结构边缘, 采用钢筋混 凝土挖孔灌注桩, 桩径 800, 中心间距 1. 5m 。 6 施工方案 6. 1 施工方案选择原则 地下停车库建设成功与否的关键之一在施工, 而针对本工程多跨连拱结构的特点, 选择合 理的施工方案更显重要。施工方案选择遵循以下原则: 必须牢固确定, 稳妥可靠、 万无一失、 安全第一、 确保质量的指导思想。 地面沉陷不得大于 30mm , 并做到所有地下管线的正常使用。 必须保证在施工过程中饭店大楼的沉降及倾斜满足控制标准, 即倾斜率 2 . 。 充分

15、利用我国现有的浅埋暗挖成熟技术。 % 最大限度地减少施工对饭店营业的干扰。 根据上述原则, 现提出以下两个基本施工方案( 图 10 。 经技术经济比较, 选择, 方案一 为 设计采用的施工方案。 方案一 图 10 五跨结构施工方案 方案二 6. 2 主体结构施工方案 主体五跨结构断面的施工顺序见图 11。 第一步: 采用 CRD 法, 按 1、 3、 5、 顺序对称修建左、 2、 4、 6 右边孔, 包括开挖、 支护。 第二步: 边孔二衬完成后, 采用 CRD 法, 按 7、 9、 11、 顺序修建中孔, 包括开挖、 8、 10、 12 支 护等。 第三步: 中孔二衬完成后, 采用上弧导开挖

16、13、 并及时支护。 14, 第四步: 完成整个结构。 64 地 下 空 间 第 19 卷 图 11 五跨结构施工顺序图 7 结束语 7. 1 本工程地处首都繁华商业区, 相邻建筑多而复杂, 其关键的技术问题有以下几方面: 控制地面沉降不大于 30mm ; 控制近邻楼房的倾斜率及沉降 ; 保证顶纵梁的施工空间、 施工质量 ; 施工阶段结构地基的加固处理。 对这几个问题在设计中主要采用了两种方法进行相互印证加以解决。 广泛借鉴已建和在建的北京地铁车站的成功经验, 作出经验设计, 类比确定; 通过对施工步骤、 开挖、 支护、 衬砌顺序的弹塑性分析, 进一步完善施工方案和 辅助工法的设计。对施工阶段

17、的内力位移及地面沉降分析是整个设计的关键。 7. 2 繁华都市区地下空间的开发利用, 应以浅埋暗挖法为首选, 虽然这种方法有很大的技术 难度, 造价也较高, 但对周围环境的影响可减少到最低限度, 社会效益巨大。 7. 3 目前, 城市建设规模日新月异, 地下空间的开发利用应与城市的规划同步相结合。 参考文献 1 关宝树 . 地下停车场的规划与设计 . 西南交通大学 2 汽车库建筑设计规范 . JGJ. ( 送审稿 3 汽车库设计防火规范 . 水利电力出版社, 1985 年 4 混凝土结构设计规范 . GBJ10- 89 1998 年增刊 地 下 空 间 87 Keyw ords F ract

18、al theory , side slope, predictio n, nonlinear dy nam ics A T alk o n A pplicat io n of Increment al M ethod in Calculat io n of Su pp ort St ruct ure o f Dee p Foundat ion / / / / / / / / / / / / / /Z ho u Yunbin( 40 Abst ract Based o n p rincip les o f increm ent w it h a pplicat io n o f SAP 84 p

19、ro g ram, t he analy sis of int ernal f orces f or suppor t in g st ruct ures of deep foundat ion w as carr ied out . It demonst rat es t he scient if ic nat ure, r at ionalit y and saf ety of t his m ethod. It is hoped t hat t his met ho d can be included into, T echnical Rules f or Deep F oundat i

20、on Suppo rts and related pro g rams f or it s w ider a pp licat ion. Ke y w ords Suppo rt ing f or dee p f oundat io n, increm ent al met ho d, t ot alizin g met hod Developm ent and Ut ilizat ion of U ndergro und Space in Info rmat ion Ag es / / / / / / / / / / / / /Wang Xuan et al . ( 47 Abst ract

21、 Based on ex p eriences of inf orm at ion pip el ine co nstr uct ion bot h abroad and in Shang hai, t he develo pm ent and ut ilizat on of under g round sp ace in infor mat ion a g es w ere inv est ig at ed and sug gest ions on , jo int const ruct ion w ith dev elo pment and ut ilizat io n and plann

22、ing f or const ruct ion of inf orm at ion pipelines in Shanghai w ere present ed. Keyw ords pip eline Planning and Desig n of Underg round Garag e f or Peking H ot el / / / / / / / / / / / / / Wang L inuan et al . ( 56 Abst ract In t his p a per t he p lannin g and st ruct ural desig n of under g ro

23、und g arag e for Peking H ot el w ere briefly descr ibed. Charact er ized by g reat scale of t he pro ject , t his double st ore y ed str uct ure w it h mult ispanned co nt inuo us ar ches and shallow under g ro und t unnelin g , is sit uat ed close t o a highrise building . T he st ruct ural design, st ress analy sis and const ruct ion scheme w ere presented. Ke y w ords Under g round g ara g e, p lannin g , desig n, const ruct ion scheme Present Sit uat ions of and Som e T hin