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地下室底板抗浮揣测常睹题目认识

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地下室底板抗浮揣测常睹题目认识

  

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  LOWCARBON WORLD 2016/5 地下室底板抗浮计算常见问题分析 毛俊义(深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司,广东 深圳 518000) 随着城市高层建筑物和车辆的增多,高层建筑下面地下室面积和层数也不断在增加,其抗浮问题也越来越突出。随之而来的抗浮计 算也因抗浮水位和基础形式的不同而产生比较多的问题。 本文对地下室抗浮计算的常见问题进行分析和解答,采用 SAFE 软件的进行范例计 算,以其为初次设计者提供参考指南。 关键词】分项系数;筏板;深度修正;锚杆;抗浮 文章编号】2095-2066( 2016) 15-0113-02 随着城镇化建设的发展和鼓励农民进城政策的实施,大中城市居民生活水平的不断提高, 人均汽车拥有量的迅猛增 长,高层住宅下的地下车库、地下商场的面积和深度的增加已 经成为了一种趋势。 随之而来的问题就是抗浮设计,其关键是 以抗浮计算的设计方法是否合理、 经济 设计规范中明确要 求,在进行设计时需对所有地下结构物进行抗浮验算,然而, 规范没有具体的设计方法规定 因此,对设计人员而言,抗浮 计算方法因人而异, 经济性和合理性差强人意 从经济性来 说,分项系数的选取承压计算是否考虑抗浮、抗浮水位的选 取、基础的类型等都会影响到工程的造价;从安全性来说,刚 施工完地下室甚至竣工后结构物的还出现漏水柱脚破坏上 浮事故 因此,如何正确地进行地下结构的抗浮设计,已成为 开发商业主和设计人员共同关注的问题 常见问题(1)分项系数的选取。 (2)筏板和防水板的区别。 (3)地基承载力的深度修正。 (4)锚杆刚度的取值。 (5)抗拔桩(锚杆)抗压桩的计算公式。 (6)独立基础+防水板柱墩变厚度筏板受力分析及区别。 (7)基础的简单选型。 (8)计算模型的选择。 基本设计规定2.1 分项系数的选取 2.1.1 抗浮验算 (1)整体抗浮验算,浮力分项系数取 1,上部自重及地下室 竖向自重分项系数取 0.9。 (2)局部抗浮验算,选取有受荷面积最大的柱,按上款方 法计算。 2.1.2 抗浮计算 (1)由于地下水水位一般不会剧烈变动,可以视水浮力为 其荷载分项系数取1.35, 底板自重等恒荷分项系数取 1.0,活荷分项系数取 0(模型中,将水浮力当做恒载输入,活载 不能取 0,而应该取 0.1)。 (2)水位取至地面时,水荷载分项系数可取 1.0(因已采用 最高水位,无概率分布,系数可取 1.0)。 2.2 防水板与筏板的判定 (1)防水板的构造要求:防水板的厚度不小于 250mm。 (2)筏板的构造要求:筏板厚度一般不小于柱网最大跨度 1/20,并不小于200mm,且应按抗冲切验算。 (3)粗略的看,筏板与防水板很难区别。 但根据设计经验, 如果是筏板基础, 需要传递上部结构荷载, 厚度一般都大于 400mm;如果荷载由独立基础或条形基础传递上部结构荷载, 底板只传递地下室地面荷载及平衡浮力, 则厚度一般小于 400mm。 2.3 地基承载力的深度修正 (1)《建筑地基基础设计规范》5.2.4 条规定:基础埋置深度 宜自室外地面算起对于地下室, 当采用箱形基础或筏基 时,基础埋置深度自室外地面标高算起;当采用独立基础或条 形基础时,应从室内地面标高算起 (2)根据 2.2 条,但底板厚度大于 400mm 时,可以按照《建 筑地基基础设计规范》第 22 页的规定执行,即考虑按筏板来考 虑深度修正;否则在板(抗浮板)厚度小于 400mm 时,只能按照 筏板(抗浮板)的两侧荷载折算成土层厚度作为基础埋深 (3)《建筑地基基础设计规范》5.2.4 条条文解释(214 “目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构,对于主体结构的承载力修正,宜将基础底面以上的和杂,按基础两侧的超载 来考虑,当超载宽度大于基础宽度两倍时,可将超载折算成土 层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值” (4)基础两侧一边埋深大,一边埋深小 地基破坏的滑动 面会先到达浅的一边, 所以用于深度修正的基础埋深应取埋 深小的计算 (5)主楼与裙楼采用连为一体的筏形基础 用于深度修正 的基础埋置深度,可取裙房基础底面以上所有竖向荷载(不计 标准值(仅有地下车库时应包括顶板以上填土及地面 重)F(kN/m )与土的重度γ(kN/m (m),再取小值进行深度修正2.4 值理论计算公式锚杆弹性受力与变形的关系公式: X=FL/(EA)即 K=F/X=EA/L 为锚杆伸长值(mm);F为锚杆拉力(kN);L 杆自由段长度(mm);E为锚杆弹性模量(kN/mm 为锚杆刚度(kN/mm)(2)工程的经验值 K=100~200kN/mm (3)计算中将抗浮锚杆简化成特定刚度的弹簧,取锚杆抗 拔实验中 U-S 曲线直线段的斜率作为弹簧刚度,系数 抗浮计算3.1 的计算公式抗拔桩总承载力设计值 1.4最大水浮力-0.9恒载 —安全系数,通常取结构的重要性系数3.2 抗压桩的计算公式 抗压桩总承载力设计值 1.35恒载+1.4活载-0.9最小浮力 —安全系数,通常取结构的重要性系数3.3 两种类型基础的受力分析 3.3.1 有地下水时基础的受力情况,带地下室楼座的基础筏板 的有向上的水压力时,基底反力有两部分组成:均布的水压 力;土压力,土压力按弹性地基梁板的受力模式,当水压力 建筑节能 113 LOWCARBON WORLD 2016/5 越大,基础受力越接近倒楼盖的受力模式,基础设计时要注意 这种情况。 3.3.2 独立基础+防水板 (1)在独基加防水板基础中,防水板一般只用来抵抗水浮 力,不考虑防水板的地基承载能力 独立基础承担全部结构荷重并考虑水浮力的影响。 )当水压力大于防水底板加其上覆土重时,应考虑防水 底板向上的水压力对独基的影响 防水板在水浮力的作用下,将净水浮力传给独立基础,并 加大了独立基础的弯矩数值 3)如果水浮力略小于基底总压力时,独基底以及防水底 板底的反力接近均布,按倒楼盖无梁楼盖加柱帽即独基)计 算比较符合实际情况 4)如果水浮力小于基底总压力较多时,独基下的底反力 包括两部分:水压力;土压力(根据水压力的大小独基的 四周一定范围内会只有水压力,没有土压力),而防水底板处 只有水压力基础以及防水底板底部底反力是不均布的, 计算 时要考虑这些因素 变厚度筏板(1)区分柱墩和变厚度筏板,区分方法见图 ()“柱墩”一般设置范围较小,主要用来解决筏板在柱或墙)根部位的抗冲切问题,它的设置对筏板的其他受力性 能应不产生明显的影响; 而变厚度筏板的设置则会对筏板的 受力性能产生明显的影响 3)变厚度筏板共同承担荷重,整体考虑地基反力和水浮 力的作用。 基础的简单选型1)局部抗浮满足要求、水浮力较小时可选择独立基础 或桩基础)+防水板。 )局部抗浮不满足要求、水浮力较大时可选择变厚度筏 板,可根据地基土情况考虑设置抗拔桩或抗拔锚杆来抗浮。 计算模型的选择1)不需设抗拔锚杆时,考虑用 JCCAD 来计算。 2)如设抗拔锚杆时,建议用 SAFE MIDAS来计算。 用于复核锚杆的抗拔力和判断是否增设锚杆。输入不同的柱 底内力时,对板配筋有影响。 采用SAFE软件的计算说明 6.1 工程概况 南方某市某工程地下室底板厚度:600mm;底板底标高: -0.40m; 抗浮水位标高:1.00~13.00m; 底板自重标准值:50.6=15kN/m 锚杆设计抗拔力标准值取为400kN; 本工程的锚杆刚度 取值为180kNmm; 柱下加厚筏板尺寸 个点模拟。按照基本设定和假定,锚杆按刚 为180kNmm的点弹簧模拟。底板SAFE 计算模型见图 通过对抗浮设计常见问题的分析和解答,可以知道,这些问题如果得不到有效的解决,小则影响项目设计的经济性,大 则影响结构的安全性。 合理选择和使用计算系数、公式和计算 模型,对地下室抗浮设计至关重要。 参考文献 静筏形基础与独立基础加防水板的异同分析建筑结构技术通讯,0085):14~15 []李镜培,孙文杰地下结构的浮力计算与抗拔桩设计方法研究结构 工程师,007,3) 收稿日期:016-5-1 建筑节能114

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