某建筑小區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗浮設(shè)計(jì)及樁型討論

吳棟梁 呂作飛

【摘? 要】隨著房價(jià)不斷的走高，商品房大面積開發(fā)，成本控制是開發(fā)商重中之重，本文針對商品房結(jié)構(gòu)的成本控制因素淺談其一二;其一，地庫抗浮方面，抗浮設(shè)計(jì)水位的取值高低，直接導(dǎo)致地庫基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式變化，對整個(gè)項(xiàng)目的成本影響較大。其二，樁圖集主要是國標(biāo)樁與江蘇省省標(biāo)樁圖集的選擇，對其不同之處進(jìn)行分析對比。針對以上兩點(diǎn)通過專家討論，明確指出設(shè)計(jì)方向，使后期類似項(xiàng)目提供些寶貴經(jīng)驗(yàn)，并讓設(shè)計(jì)更加符合設(shè)計(jì)的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的要求。

【關(guān)鍵詞】抗浮設(shè)計(jì)水位;抗浮設(shè)計(jì);預(yù)應(yīng)力混凝土樁;抗浮措施

某建筑小區(qū)由多棟多層建筑和多棟高層建筑并有地下停車庫與之單體地下室相連;多層建筑間的地下停車庫為多層區(qū)地庫，高層建筑間的地下停車庫為高層區(qū)地庫;總建筑面積約15.7萬平方米。多層建筑和高層建筑室內(nèi)地坪±0.00為1985國家高程基準(zhǔn)6.30米（下同），多層建筑和高層建筑室外地面標(biāo)高為6.15米，而小區(qū)周邊環(huán)境及道路平均標(biāo)高約為4.50m。

關(guān)于多層區(qū)地庫和高層區(qū)地庫的抗浮計(jì)算結(jié)果起主要作用的是抗浮設(shè)計(jì)水位的取值;根據(jù)某地勘單位提供的地勘資料中4.6.2條關(guān)于抗浮設(shè)計(jì)水位的取值方法如下：抗浮設(shè)計(jì)水位一般情況按設(shè)計(jì)室外地面標(biāo)高以下0.50米作為抗浮水位計(jì)算依據(jù);且不低于歷史最高水位，根據(jù)此項(xiàng)意見，本工程抗浮水位考慮建議，高層、多層區(qū)域5.65m，進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，也可根據(jù)周邊環(huán)境及道路標(biāo)高，場地地形地貌，地下室入口標(biāo)高及周邊的排泄條件等因至少綜合確定，本工程北側(cè)道路邊緣標(biāo)高平均約為4.40米，西側(cè)道路標(biāo)高平均約為4.20米，南側(cè)道路標(biāo)高平均約為4.10米，東側(cè)新建小區(qū)的內(nèi)部道路標(biāo)高4.8-5.0米，根據(jù)以上情況綜合考慮，靠近東側(cè)新建通惠小區(qū)的附近區(qū)域的抗浮設(shè)計(jì)水位取4.50米較為適宜，本工程地場的西部、南部、北部區(qū)域的抗浮設(shè)計(jì)水位按最不利考慮取4.40米較為適宜，中間區(qū)域的抗浮設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)可進(jìn)行內(nèi)插取值。（只考慮施工期間的抗浮設(shè)防時(shí)，抗浮設(shè)防水位可按近3年～5年的最高水位確定。）

根據(jù)以上內(nèi)容多層區(qū)地庫和高層區(qū)地庫的抗浮設(shè)計(jì)水位取值有以下兩種情況：其一：抗浮設(shè)計(jì)水位一般情況按設(shè)計(jì)室外地面標(biāo)高以下0.50米作為抗浮水位計(jì)算依據(jù)，水浮力遠(yuǎn)大于地庫自重，需采取抗浮措施，如采用覆土、增加結(jié)構(gòu)自重等手段無法解決抗浮問題，則須采用抗拔樁。在此不做詳解。

其二：抗浮設(shè)計(jì)水位按小區(qū)周邊道路平均標(biāo)高4.50m作為抗浮水位計(jì)算依據(jù)，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)建筑圖、結(jié)構(gòu)梁柱平面布置圖，取最不利跨度的區(qū)隔7.80mx8.10m，通過以下詳細(xì)計(jì)算結(jié)果，多層區(qū)地庫和高層區(qū)地庫抗浮設(shè)計(jì)滿足要求，可以不用設(shè)計(jì)抗拔樁。

計(jì)算一：建筑多層區(qū)地庫抗浮計(jì)算：

地庫頂板覆土厚度1.20m，覆土頂標(biāo)高為-0.150m，地庫頂板標(biāo)高為-1.350m，抗浮水位取值為-1.500m（絕對標(biāo)高為4.500m），地庫層高為3.700m，地庫底板板頂標(biāo)高為-5.050m，柱下含柱墩，尺寸為：2.90mx2.90m，厚度0.40m，柱截面尺寸為0.50mx0.50m;主梁截面尺寸為：0.40mx0.80m。

選取層高及跨度最大的區(qū)格驗(yàn)算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.7m層高計(jì)算：

區(qū)格面積：S=7.8x8.1=63.18m2

區(qū)格水浮力=（5.05-1.500）x10x63.18=2242.89Kn

頂板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

頂板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板頂建筑做法自重：0.07x25+0.03x20+0.15=2.50 Kn/m2

底板自重：0.40x（25-10）=6.0 Kn/m2（取浮重度）

底板面層：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面層找坡計(jì)算）

小計(jì)1：（6.25+0.4+17.60+2.50+6.0+3.2）x63.18=2271.32 Kn

柱自重? ：0.50x0.50x25x3.45=21.57 Kn

主梁自重：0.4x（0.8-0.25）x（7.8+8.1-1.0）x25=81.95 Kn

柱墩自重：0.4x（25-10）x2.9x2.9=50.46 Kn（取浮重度）

小計(jì)2：154.0 Kn

總自重為：2271.32+154.0=2425.32 Kn

總自重力/水浮力：2425.32/2242.89=1.08>1.05

故滿足抗浮要求。

計(jì)算二：建筑高層區(qū)地庫抗浮計(jì)算：

地庫頂板覆土厚度1.20m，覆土頂標(biāo)高為-0.150m，地庫頂板標(biāo)高為-1.350m，抗浮水位取值為-1.500m（絕對標(biāo)高為4.500m），地庫層高為3.90m，地庫底板板頂標(biāo)高為-5.250m，柱下含柱墩，尺寸為：2.69mx2.69m，厚度0.50m，柱截面尺寸為0.60mx0.60m;主梁截面尺寸為：0.50mx1.00m，次梁截面尺寸為：0.30mx0.80m。

選取層高及跨度最大的區(qū)格驗(yàn)算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.90m層高計(jì)算：

區(qū)格面積：S=7.8x8.1=63.18m2

區(qū)格水浮力=（5.25-1.50）x10x63.18=2369.25Kn

頂板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

頂板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板頂建筑做法自重：0.07x25+0.03x20+0.15=2.50 Kn/m2

底板自重：0.40x（25-10）=6.0 Kn/m2（取浮重度）

底板面層：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面層找坡計(jì)算）

小計(jì)1：（6.25+0.4+17.60+2.50+6.0+3.2）x63.18=2271.32 Kn

柱自重? ?：0.60x0.60x25x3.65=32.85 Kn

主梁自重：0.5x（1.0-0.25）x（7.8+8.1-1.2）x25=137.81 Kn

次梁自重：0.3x（0.8-0.25）x（7.8+8.1-1.0）x25=61.46 Kn

柱墩自重：0.5x（25-10）x2.69x2.69=54.27 Kn（取浮重度）

小計(jì)2：286.39 Kn

總自重為：2271.32+286.39=2557.71 Kn

總自重力/水浮力：2557.71/2369.25=1.08>1.05

故滿足抗浮要求。

可見，當(dāng)抗浮設(shè)計(jì)水位的取值介于設(shè)計(jì)抗拔樁的臨界點(diǎn)時(shí)，抗浮設(shè)計(jì)水位的取值至關(guān)重要。

結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)根據(jù)周邊環(huán)境及道路標(biāo)高，場地地形地貌，地下室入口標(biāo)高及周邊的排泄條件等因素，抗浮設(shè)計(jì)水位按小區(qū)周邊道路平均標(biāo)高4.50m作為抗浮水位計(jì)算依據(jù)，但需采取地庫場地四周設(shè)置排水盲溝和集水井措施，確保地庫的抗浮安全。

關(guān)于樁圖集主要是國標(biāo)樁與江蘇省省標(biāo)樁圖集的對比，取預(yù)應(yīng)力混凝土管樁600mm樁徑，壁厚130mm，C80混凝土，樁型號AB型：詳見下表：

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的試樁最大加載力為6200kN，按《樁基規(guī)范》（JGJ94-2008）第5.8.2條，考慮鋼筋受壓作用N1=0.9fyAs=0.9x400x90x16=518（kN），復(fù)核預(yù)應(yīng)力混凝土600mm管樁（蘇G03-2012）的樁身受壓承載力設(shè)計(jì)值N=4000+N1=4518Kn， 樁身極限強(qiáng)度4518x2/1.35=6693kN>6200kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

兩個(gè)圖集上對比國標(biāo)樁（10G409）的軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值和抗裂彎矩大于省標(biāo)樁（蘇G03-2012）而樁身受彎承載力和受剪承載力設(shè)計(jì)值小于省標(biāo)樁（蘇G03-2012）。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)采取國標(biāo)樁，需采用相應(yīng)的措施來彌補(bǔ)樁身受彎承載力不足情況，可按省標(biāo)樁（蘇G03-2012）灌芯混凝土強(qiáng)度提高和長度加長措施。現(xiàn)場在施工圖設(shè)計(jì)之前進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)和試樁，從試驗(yàn)結(jié)果來看，國標(biāo)樁樁身強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中需要注意很多問題，要熟練掌握規(guī)范，并理解規(guī)范意圖，且具有良好的結(jié)構(gòu)概念，方能設(shè)計(jì)出安全又經(jīng)濟(jì)的佳作。

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