摘要:建筑物抗浮設(shè)計(jì)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(jì)法。是采用“抗”還是“消”,如何因地制宜、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約資源,是我們?cè)O(shè)計(jì)者們需要著重考慮的問題。
關(guān)鍵詞:抗浮設(shè)計(jì);自重平衡法;抗力平衡法;浮力削除法
1" 前言
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們對(duì)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(jì)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(jì)水位較高時(shí),結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)往往存在較大困難,現(xiàn)根據(jù)近年來設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn),淡淡地下室抗浮設(shè)計(jì)的方法,著重討論一下抗浮設(shè)計(jì)中浮力消除法在工程中的應(yīng)用.
2" 地下室抗浮設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)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(jì)法,即:根據(jù)工程的需要采用上述兩種或多種抗浮設(shè)計(jì)方法,采取綜合處理措施,實(shí)現(xiàn)建筑物的抗浮。
上述設(shè)計(jì)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(shí)際工程中已應(yīng)用比較普遍,但對(duì)地下水浮力很大的工程,投資大,費(fèi)用高。設(shè)計(jì)方法中第3條則屬于“消”的范疇,實(shí)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(jì)、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(jí)為二級(jí),地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。設(shè)計(jì)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(bào)告,場(chǎng)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(chǎng)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(qiáng)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(jì)算:根據(jù)勘察報(bào)告所示,靠西面地下室抗浮設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算過程(咯)頂板1m厚的填土荷載1*8*8*18=1152 kN/m2,總計(jì)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(jì)算,采用無梁樓蓋等代框架法計(jì)算,計(jì)算過程如下:
地下室抗浮設(shè)計(jì)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;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(jì)算簡(jiǎn)圖:
②計(jì)算條件:
荷載條件:
均布恒載:11.00kN/m2"""" 恒載分項(xiàng)系數(shù):1.35
均布活載:0.00kN/m2"""""" 活載分項(xiàng)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(jí):C30""""""""""""" 縱筋級(jí)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(jí)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(zhǎng)(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(duì)板帶配筋的影響
③ 計(jì)算結(jié)果如下:
上述計(jì)算可得出,底板厚度需取400mm厚且按計(jì)算配筋才能滿足要求。
根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(shí),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(shí),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(chǎng)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(zhǎng)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(shì)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(jì),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(jì)效果;并順利通過了廣州市初步設(shè)計(jì)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(zhǎng)期處在地下水浮力作用下時(shí),宜采用自重法或抗力平衡法。
(2)當(dāng)?shù)叵滤惠^低,場(chǎng)地高差較大且土層透水性較好,排水通暢或建筑物長(zhǎng)期沒有地下水浮力作用和水浮力作用的時(shí)間很短、概率較小時(shí),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(jì)法并應(yīng)擴(kuò)大抗浮設(shè)計(jì)思路,做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約資源的設(shè)計(jì)目的。
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