1、有關(guān)抗浮設(shè)計(jì)的專(zhuān)題整理,1,目錄,一、概述 二、整體抗浮設(shè)計(jì) 三、局部抗浮設(shè)計(jì) 四、抗浮錨桿的設(shè)計(jì) 五、施工階段的抗浮設(shè)計(jì),2,一、概述,根據(jù)地規(guī)3.0.2第6條：建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問(wèn)題時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。 抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告出具的抗浮設(shè)計(jì)水位進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到地質(zhì)報(bào)告不全或者是非正式的地質(zhì)報(bào)告，在看地質(zhì)報(bào)告的過(guò)程中要著重檢查有無(wú)抗浮水位的描述，描述是否準(zhǔn)確，前后結(jié)論是否一致，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)與建設(shè)方和勘察部門(mén)聯(lián)系確認(rèn)?？垢∷挥袝r(shí)會(huì)影響基礎(chǔ)形式的選取。 抗浮設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)階段來(lái)界定可分為施工階段的抗浮設(shè)計(jì)和使用階段的抗浮設(shè)計(jì) 從設(shè)計(jì)步驟上可分為整體抗浮設(shè)計(jì)和局部

2、抗浮設(shè)計(jì),3,二、整體抗浮設(shè)計(jì),1、整體抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)符合地規(guī)5.4.3 Gk/Nw,kKw 式中：Gk建筑物自重及壓重之和 Nw,k浮力作用值 Kw抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取1.05. 下面以地下車(chē)庫(kù)為例，對(duì)式5.4.3進(jìn)行分析 Gk建筑物自重及壓重之和，這里面不包含活荷載和后砌隔墻荷載。 Gk自上而下主要包括車(chē)庫(kù)頂板的覆土荷載，車(chē)庫(kù)頂板的梁板自重，柱子荷載較小可不參與計(jì)算，車(chē)庫(kù)筏板或者防水板上覆土自重，車(chē)庫(kù)筏板或者防水板的自重。 這里有三點(diǎn)需要注意（1）在計(jì)算結(jié)構(gòu)自重時(shí)，對(duì)自重變異較大的材料和構(gòu)件，自重標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取下限值,4,二、整體抗浮計(jì)算,（2）水頭高度的計(jì)算，無(wú)論抗浮設(shè)計(jì)水位的標(biāo)高是

3、否高于地下室頂板，計(jì)算時(shí)最高取至地下室頂板標(biāo)高 （3）地下室頂板的覆土容重，位于地下水位以下，取浮容重，位于地下水位以上根據(jù)壓實(shí)程度取1617 以下根據(jù)水位于車(chē)庫(kù)的三種標(biāo)高關(guān)系分別推算,5,二、整體抗浮計(jì)算,Gk=Gk1+sh2 Nw,k=whw,6,二、整體抗浮計(jì)算,Gk=Gk1+wh21+sh21+sh22 =Gk1+sh2 Nw,k=whw,7,二、整體抗浮計(jì)算,Gk=Gk1+wh2+sh2+wh3 =Gk1+sh2+wh3 Nw,k=whw =w(h1 +h2) +wh3,Gk=Gk1+sh2 Nw,k=w(h1 +h2) 但局部抗浮設(shè)計(jì)不適用,8,2、若整體不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，通常有三

4、種處理方式 增加壓重、采用抗浮錨桿、采用抗拔樁 整體抗浮穩(wěn)定性不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求而采取增加壓重的措施時(shí)，可采取地下室底板壓重，頂板壓重兩種方式。壓重材料可根據(jù)需要選用普通回填土、毛石混凝土、素混凝土、鐵屑混凝土等 1）對(duì)于非巖石地基如粉質(zhì)粘土、粉土、中粗砂等易開(kāi)挖的地基，應(yīng)首選地下室底板壓重方案。其優(yōu)點(diǎn)是地下室底板局部抗浮受力減小從而節(jié)省結(jié)構(gòu)底板造價(jià)，地下室頂板梁不受影響；缺點(diǎn)是開(kāi)挖及回填量增大、豎向構(gòu)件長(zhǎng)度增大。 2）對(duì)于巖石地基等開(kāi)挖難度較大的地基，優(yōu)選地下室頂板壓重的方案（多層地下室同理），其優(yōu)點(diǎn)是減少爆破開(kāi)挖及回填量、豎向構(gòu)件長(zhǎng)度不受影響；缺點(diǎn)是底板，頂板均比底板壓重方案增加受力及結(jié)構(gòu)造價(jià)

5、（豎向構(gòu)件可能也會(huì)增加造價(jià)）,二、整體抗浮設(shè)計(jì),9,三、局部抗浮設(shè)計(jì),1、局部抗浮設(shè)計(jì)必須在整體抗浮穩(wěn)定性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行 2、當(dāng)?shù)叵率艺w抗浮滿(mǎn)足要求或采取壓重措施后整體抗浮滿(mǎn)足要求時(shí)，局部抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)包含以下內(nèi)容： 1）荷載確定：基底標(biāo)高浮力-底板及其上覆土自重 承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)乘以分項(xiàng)系數(shù)，其中水浮力的分項(xiàng)系數(shù)取1.35，自重的分項(xiàng)系數(shù)取1.0 裂縫計(jì)算時(shí)取標(biāo)準(zhǔn)值 2）根據(jù)不同的基礎(chǔ)形式選用不同的計(jì)算方法，進(jìn)行地下室底板（基礎(chǔ)）混凝土構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗裂等計(jì)算，完成截面配筋設(shè)計(jì)。 3）構(gòu)造設(shè)計(jì)：除梁板式抗水底板外，獨(dú)立基礎(chǔ)加抗水底板、筏板等基礎(chǔ)形式均需滿(mǎn)足無(wú)梁樓蓋的構(gòu)造要求。,10

6、,三、局部抗浮設(shè)計(jì),1、局部抗浮設(shè)計(jì)（以如下布局為例進(jìn)行計(jì)算）,11,三、局部抗浮設(shè)計(jì),12,三、局部抗浮設(shè)計(jì),1、首先驗(yàn)算整體抗浮是否滿(mǎn)足 水浮力：F=（4.2+0.5+0.4）x10=51 覆土折算荷載:（1.7+0.5）x16=35.2 頂板底板折算荷載：（0.25+0.4）X25=16.25 頂板主次梁折算荷載：【0.5x（1-0.25）x2x8.1+0.3x（0.8-0.25）x4x8.1】X25/（8.1x8.1）=4.35 合計(jì)：Gk=35.2+16.25+4.35=55.8 55.8/1.05=53.151 整體抗浮滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 2、局部抗浮設(shè)計(jì),13,三、局部抗浮設(shè)計(jì),2、局

7、部抗浮設(shè)計(jì) （柱距8.1X8.1）,柱帽在計(jì)算彎矩方向的有效寬度,14,三、局部抗浮設(shè)計(jì),見(jiàn)上部?jī)蓚€(gè)圖圖示，按照經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算，應(yīng)先計(jì)算垂直荷載產(chǎn)生的板的總彎矩設(shè)計(jì)值，然后按照全國(guó)民用建筑設(shè)計(jì)技術(shù)措施/結(jié)構(gòu)/混凝土結(jié)構(gòu)表9.2.4確定柱上板帶和跨中板帶的彎矩設(shè)計(jì)值 對(duì)X方向板的總彎矩設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算： Mx=qly(lx-2C/3)2/8 對(duì)Y方向板的總彎矩設(shè)計(jì)值，按照下式計(jì)算： My=qlx(ly-2C/3)2/8 式中 q垂直荷載設(shè)計(jì)值 lx ly-等代框架梁的計(jì)算跨度，即柱中心線之間的距離 C-柱帽在計(jì)算彎矩方向的有效寬度，見(jiàn)上圖 兩個(gè)方向的總彎矩計(jì)算完成后，按照表9.2.4進(jìn)行分配,

8、15,三、局部抗浮設(shè)計(jì),表9.2.4,16,三、局部抗浮設(shè)計(jì),按照表9.2.4進(jìn)行分配結(jié)束后，根據(jù)承載力及裂縫計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，以上圖計(jì)算為例。 1.承載力計(jì)算： 防水板承受的凈水浮力：q=1.3551 -（0.516+0.425）=50.85KN/m2 總彎矩：Mx=qly(lx-2C/3)2/8=49.85 8.1（8.1-21.2/3）2/8=2743.7KNm （上柱墩高度300，C=0.3+0.6+0.3=1.2） 由表9.2.4，(以端跨為例)得： X方向：跨中正彎矩最大值:M正=0.26 2743.7/4.05=176.2KNm 支座負(fù)彎矩最大值:M負(fù)=0.5 2743.7/4.

9、05=338.7KNm 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，鋼筋等級(jí)為HRB400，防水板厚h=400mm，則 As正=176.2 106/(0.9 360 370)=1470mm2 As負(fù)=338.7 106/(0.9 360 350)=2987mm2 所以，防水板上部鋼筋取20200（1571mm2），雙向設(shè)置，下部鋼筋支座處20200附加20200（15712=3142mm2） Y方向防水板配筋同X方向。,17,三、局部抗浮設(shè)計(jì),2.裂縫計(jì)算： 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7.1.1-3，Wmax Wlim 由混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7.1.2， Wmax=/Es（1.9Cs+0.08deq/te） =1.1-

10、0.65ftk/(tes） te=（As+Ap)/Ate 防水板為受彎構(gòu)件，故=1.9 X方向： q=51- （0.516+0.425） =33KN/m2 M=33x8.1x(8.1-2x1.2/3)2/8=1781KNm2 跨中：取Cs=20 M正=0.26x1781/4.05=114.4KN.m s =M/(0.87Xh0XAs)=114.4x106/（0.87x370 x1571）=219.1 te=As/Ate=1571/（0.5x400 x1000）=0.00790.01,取0.01 =1.1-0.65x2.2/（0.01x219.1）=0.45 Wmax=1.9x0.45x219.

11、1/（2x105）x(1.9x20+0.08x20/0.01)=0.185 Wlim=0.2（混規(guī)表3.4.5） 支座：取Cs=30（設(shè)計(jì)總說(shuō)明為50，根據(jù)混凝土耐久性規(guī)范3.5.4保護(hù)層厚度大于30時(shí)取30）,18,三、局部抗浮設(shè)計(jì),M=0.5x1726.6/4.05=213.2KN.m s=M/(0.87Xh0XAs)=213.2x106/（0.87x350 x3142）=222.8 te=As/Ate=3142/（0.5x400 x1000）=0.0160.01 =1.1-0.65x2.2/（0.016x222.8）=0.7 Wmax=1.9x0.7x222.8/(2x105)x(1.9

12、x30+0.08x20/0.016)=0.26Wlim=0.2 （混規(guī)表3.4.5） 同理計(jì)算下部鋼筋需22200支座附加22200，Wmax=0.20 Y方向裂縫計(jì)算同X方向。 綜上，防水板配筋滿(mǎn)足承載力計(jì)算和裂縫計(jì)算的要求。,19,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),1.本文僅針對(duì)基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板方式，筏板基礎(chǔ)另行研究 當(dāng)采取抗浮錨桿措施以滿(mǎn)足整體抗浮設(shè)計(jì)要求時(shí)，局部抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下 要求： 1）確定抗浮錨桿方案：每平米錨桿抗力=基底標(biāo)高浮力-底板及其上部覆土自重/Kw 2)基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板時(shí)，抗浮錨桿布置在獨(dú)立基礎(chǔ)范圍以外的抗水底板區(qū)域，獨(dú)立基礎(chǔ)范圍內(nèi)一般無(wú)需布置。防水板厚度應(yīng)滿(mǎn)足抗

13、滲等級(jí)、錨桿錨固等要求。防水板配筋按構(gòu)造要求設(shè)置，錨桿間距較大時(shí)尚應(yīng)復(fù)核防水板配筋。 3）抗浮錨桿設(shè)計(jì)參建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2013 第8.2節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)算 8.2.1 錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算： （8.2.1） 式中 相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)錨桿所受軸向拉力（kN）； 錨桿水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）； 錨桿錨固段有效錨固長(zhǎng)度（ ）;,20,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),8.2.2 錨桿鋼筋截面面積應(yīng)滿(mǎn)足下列公式的要求： 普通鋼筋錨桿： （8.2.2-1） 式中 錨桿鋼筋的截面面積（m2）； 普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa）； 錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，應(yīng)按表8.2.2取值。 表8.2.2 錨桿

14、桿體抗拉安全系數(shù),21,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),8.2.3 錨桿錨固體與巖土層間的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足下式的要求： （8.2.3） 式中 錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)，按表8.2.3-1取值； K 錨桿錨固體長(zhǎng)度（m），尚應(yīng)滿(mǎn)足本規(guī)范8.4.1條的規(guī)定； frbk 巖土層與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn) 確定，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)可參見(jiàn)表8.2.3-2和表8.2.3-3取值； D 錨桿錨固段鉆孔直徑（mm）。 表8.2.3-1 巖土錨桿錨固體抗拔安全系數(shù),22,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),注：1 適用于注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30； 2 僅適用于初步設(shè)計(jì)，施工時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)； 3 巖體的結(jié)構(gòu)面發(fā)育時(shí)。取表中下限值； 4

15、巖石類(lèi)別根據(jù)天然單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)r劃分：fr5MPa為極軟巖，5MPa fr15MPa 為軟巖， 15MPa fr30MPa 為較軟巖，30MPa fr60MPa 為較硬巖， fr 15MPa 為堅(jiān)硬巖，,表8.2.3-2 巖體與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,23,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),注：1 適用于注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30； 2 僅適用于初步設(shè)計(jì)，施工時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)；,表8.2.3-3 土體與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,24,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),8.2.4 錨桿桿體與錨固砂漿間的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足下式的要求： （8.2.4） 式中 錨筋與砂漿間的錨固長(zhǎng)度（m）； d 錨筋直徑（m）； n 桿體根數(shù)（根）； 鋼筋與錨

16、固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa），應(yīng)由試驗(yàn)確定， 當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)可按表8.2.4取值。 表8.2.4 鋼筋、鋼絞線與水泥砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fb,注：1 當(dāng)采用二根鋼筋點(diǎn)焊成束的做法時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘0.85折減系數(shù)； 2 當(dāng)采用三根鋼筋點(diǎn)焊成束的做法時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘0.70折減系數(shù)； 3 成束鋼筋的根數(shù)不應(yīng)超過(guò)3根，鋼筋截面總面積不應(yīng)超過(guò)錨孔面積的20%。當(dāng)錨固段鋼筋和 注漿材料采用特殊設(shè)計(jì)，并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證錨固效果良好時(shí)，可適當(dāng)增加錨桿鋼筋的數(shù)量。,25,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),錨桿計(jì)算實(shí)例 水頭h=6.3m 防水板厚400mm：其上土厚：600mm 假定錨桿間距S=2m，錨桿直徑D=150m

17、m 水浮力：6.3X10=63 kN/m2 防水板厚400mm：0.4X25=10kN/m2 其上土重：0.6x16=9.6kN/m2 1）、計(jì)算錨桿的鋼筋截面面積 凈水浮力標(biāo)準(zhǔn)值：F=63-（10+9.6）/1.05=44.3kN/m2 現(xiàn)錨桿布置間距為2.0m2.0m 則：錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為：Nak=44.322=177.2 kN As=2.0177.2103/360=984 取3跟22 As=1140 2）、錨固體與巖土層間的長(zhǎng)度 la2.4177.2/（3.140.15150）=6.1m 根據(jù)地勘frbk=150,26,四、抗浮錨桿設(shè)計(jì),3)、 錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度 la2.4177.2/（33