建筑物抗浮設(shè)計方法
2014-12-31 00:00:00楊大志
基層建設(shè) 2014年22期
摘要：建筑物抗浮設(shè)計方法多種多樣，常用方法有自重平衡法，抗力平衡法，浮力削除法及綜合設(shè)計法。是采用“抗”還是“消”，如何因地制宜、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、節(jié)約資源，是我們設(shè)計者們需要著重考慮的問題。
關(guān)鍵詞：抗浮設(shè)計；自重平衡法；抗力平衡法；浮力削除法
1" 前言
隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對居住條件要求的提高，用建筑中擁有地下室的情況已越來越多，當(dāng)設(shè)計人員遇到純地下室或地下室層數(shù)較多，而地上層數(shù)較少，且抗浮設(shè)計水位較高時，結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計往往存在較大困難，現(xiàn)根據(jù)近年來設(shè)計工作經(jīng)驗，淡淡地下室抗浮設(shè)計的方法，著重討論一下抗浮設(shè)計中浮力消除法在工程中的應(yīng)用．
2" 地下室抗浮設(shè)計的方法
1、自重平衡法，即：采取在地下室頂板、底板或裙房屋頂處回填土、石或混凝土等手段，再加上結(jié)構(gòu)本身自重來平衡水浮力。
2、抗力平衡法，即：利用基礎(chǔ)設(shè)置抗拔樁或?qū)ｉT設(shè)置抗拔錨桿，來消除或部分削除地下水浮力對結(jié)構(gòu)的影響。
3、浮力削除法，即：采取疏、排水措施，使地下水位保持在預(yù)定的標(biāo)高之下，減小或消除地下水對建筑物的浮力，從而達(dá)到建筑物抗浮的目的。
4、綜合設(shè)計法，即：根據(jù)工程的需要采用上述兩種或多種抗浮設(shè)計方法，采取綜合處理措施，實現(xiàn)建筑物的抗浮。
上述設(shè)計方法中第1條和第2條，從工程角度屬于“抗”的范疇，能解決大部分工程的抗浮問題，實際工程中已應(yīng)用比較普遍，但對地下水浮力很大的工程，投資大，費用高。設(shè)計方法中第3條則屬于“消”的范疇，實際工程中應(yīng)用較少，但處理得當(dāng)，可以獲得比較滿意的經(jīng)濟、技術(shù)效果。
3 浮力削除法在工程上的應(yīng)用
3.1" 工程概況
廣州市某工程，擬建建筑2棟，地下2層，地上11+1層，為多塔剪力墻結(jié)構(gòu)。工程結(jié)構(gòu)安全等級為二級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。設(shè)計使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類?？偲矫鎴D如下圖所示：
上圖中西邊道路標(biāo)高為48.00Ｍ，東邊道路標(biāo)高為40.5Ｍ，東西高差7.5M，北邊和南邊均采用分段檔土墻放坡連接?xùn)|西兩側(cè)；地下室頂板建筑完成面同西邊道路，地下室底板結(jié)構(gòu)標(biāo)高為：39.00M，與東邊道路高差1.5M，與西邊道路高差9.0Ｍ。
3.２" 地質(zhì)情況
根據(jù)本工程詳細(xì)勘察報告，場地未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象及明顯的地質(zhì)構(gòu)造形跡，場地及地基較穩(wěn)定，適宜工程建設(shè)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)詳表一。
表一
地" 層" 巖" 性
備注
成因
層序
巖土層名稱
土層厚度
Qml
1
粉質(zhì)粘土
1.00～3.50m
Qm
2
砂質(zhì)粘土
11.70～21.60m
Qal+pl
3-1
全風(fēng)化花崗巖
2.30～8.70m
3-2
強風(fēng)花崗化巖
2.10～9.70m
3-3
中風(fēng)化花崗巖
2.80～5.60m
地下室整體抗浮計算：根據(jù)勘察報告所示，靠西面地下室抗浮設(shè)計水位標(biāo)高為：41.00m，地下室底板底標(biāo)高為：38.700m，41.0-38.7=２.3m；地下水位荷載?。?3 kN/m2； 地下室中柱（8.0m*8.0m跨度）則8*8*23=1472 kN/m2。地下室自重計算：底板厚300mm則：25*0.3*8*8+20*0.1（面層）*8*8=608.0 kN/m2；加兩層地下室結(jié)構(gòu)自重：1093 kN/m2計算過程（咯）頂板１m厚的填土荷載1*8*8*18=1152 kN/m2，總計2853 kN/m2；則2853/1472＝1.93gt;1.05結(jié)構(gòu)整體抗浮滿足規(guī)范要求。
地下室底板配筋計算，采用無梁樓蓋等代框架法計算，計算過程如下：
地下室抗浮設(shè)計水位標(biāo)高為：41.00m，地下室底板底標(biāo)高為：38.700m，41.0-38.7=２.3m；地下水位荷載取：23 kN/m2；底板自重：調(diào)整底板為400厚；25*0.4+20*0.1（裝修）=12.0 kN/m2；則底板荷載?。?3.0-12=11.0kN/m2（鋼筋：d - HPB300；D - HRB335；E - HRB400）
①計算簡圖：
②計算條件：
荷載條件：
均布恒載：11.00kN/m2"""" 恒載分項系數(shù)：1.35
均布活載：0.00kN/m2"""""" 活載分項系數(shù)：1.40
板容重：25.00kN/m3""""""" 活載準(zhǔn)永久值系數(shù)：0.50
活載調(diào)整系數(shù)：1.00
配筋條件：
混凝土等級：C30""""""""""""" 縱筋級別：HRB400
配筋調(diào)整系數(shù)：1.0""""""""""" 縱筋保護(hù)層厚度：30mm
彎矩調(diào)幅幅度（%）：0.00
彎矩分配系數(shù)：
邊支座""""""""" 跨中""""""" 內(nèi)支座
柱上板帶""""""""" 0.75""""""""" 0.55""""""""" 0.75
跨中板帶""""""""" 0.25""""""""" 0.45""""""""" 0.25
板柱沖切：
柱帽有無：有"""""""""" 箍筋級別：HRB400
柱帽高度：900mm" 柱帽位置：上反
柱帽配筋as：25mm
位置""" 截面形狀" 柱帽寬（mm）柱帽長（mm）柱帽直徑（mm）是否配箍筋
左柱"" 方形"" 1800""""" 1800""""""" ----""""""" 配
中柱"" 方形"" 1800""""" 1800""""""" ----""""""" 配
右柱"" 方形"" 1800""""" 1800""""""" ----""""""" 配
幾何信息：
板厚：400mm""""""""""""""""" 板帶寬：4.000m
左柱：600×600mm""""""""" 中柱：600×600mm"""""" 右柱：600×600mm
柱帽影響：
不考慮柱帽對板帶配筋的影響
③ 計算結(jié)果如下：
上述計算可得出，底板厚度需取400mm厚且按計算配筋才能滿足要求。
根據(jù)項目現(xiàn)場實際情況，東邊道路標(biāo)高為40.5Ｍ且道路排水條件良好，地下室底板位于礫質(zhì)粘土上，有較好的滲透性，且西高東低，采取在地下室四周及底板下設(shè)置截水盲溝，盲溝設(shè)置反濾層且鋪設(shè)土工布，反濾層的做法為：在碎石盲溝的外部，由內(nèi)而外逐層設(shè)置粗砂、中砂和細(xì)砂層再加上土工布防止細(xì)顆粒土在水力作用下充填盲溝。盲溝的作用是當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨讟?biāo)高時，起攔截地下水由下向上滲流和越流，而當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨讟?biāo)高時，起到隔斷地基土中毛細(xì)管水的作用，有利于地下室的防潮。這樣場地由西向東把水引入道路側(cè)并排入道路排水系統(tǒng)，如下圖所示：
如上圖所示地下室長77米，寬72米，除外墻四周設(shè)置盲溝外，中間再加設(shè)三道，這樣盲溝間距控制在20米之間，因西側(cè)地勢較高，為防止西側(cè)水滲入地下室底，形成水位上升，在地下室西、北、南面外墻頂處設(shè)500mm厚不透水層（可為粘土層或混凝土層），并加設(shè)盲溝一道，雙重保證地下室的抗浮安全。
按此方法設(shè)計，地下室底板無地下水位荷載作用，底板厚度可取300mm厚，按構(gòu)造配筋雙層雙向12@200，減少了混凝土及鋼筋含量，只增加了設(shè)置盲溝的工程量，取得了一定的經(jīng)濟效果；并順利通過了廣州市初步設(shè)計審查專家及施工圖審查專家的審查。
４" 結(jié)論
（1）當(dāng)?shù)叵率宜惠^高，建筑物長期處在地下水浮力作用下時，宜采用自重法或抗力平衡法。
（2）當(dāng)?shù)叵滤惠^低，場地高差較大且土層透水性較好，排水通暢或建筑物長期沒有地下水浮力作用和水浮力作用的時間很短、概率較小時，宜采用浮力消除法。
（3）工程中應(yīng)根據(jù)工程所處環(huán)境，因地制宜，采用“抗”和“消”相結(jié)合的綜合設(shè)計法并應(yīng)擴大抗浮設(shè)計思路，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、節(jié)約資源的設(shè)計目的。
參考文獻(xiàn)：
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