建筑物抗浮設(shè)計(jì)方法

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(wèn)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(wèn)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。總平面圖如下圖所示：

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

Q^ml

1

粉質(zhì)粘土

1.00～3.50m

Q^m

2

砂質(zhì)粘土

11.70～21.60m

Q^al+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；地下水位荷載取：23 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(guò)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(wú)梁樓蓋等代框架法計(jì)算，計(jì)算過(guò)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；地下水位荷載取：23 kN/m^2；底板自重：調(diào)整底板為400厚；25*0.4+20*0.1（裝修）=12.0 kN/m^2；則底板荷載取：23.0-12=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(wú)：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(wú)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(guò)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(méi)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。

參考文獻(xiàn)：

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