抗浮設計實用教案

1、目錄目錄(ml)一、概述二、整體抗浮設計三、局部抗浮設計四、抗浮錨桿的設計五、施工(sh gng)階段的抗浮設計第1頁/共28頁第一頁，共29頁。一、概述一、概述(i sh) 根據(jù)地規(guī)3.0.2第6條：建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算?？垢≡O計應根據(jù)地質(zhì)報告出具的抗浮設計水位進行計算，現(xiàn)階段設計過程中經(jīng)常會遇到地質(zhì)報告不全或者是非正式的地質(zhì)報告，在看地質(zhì)報告的過程中要著重檢查有無抗浮水位的描述，描述是否準確，前后結論是否一致，發(fā)現(xiàn)問題應及時與建設方和勘察部門聯(lián)系確認?？垢∷挥袝r會影響基礎形式的選取?？垢≡O計從設計階段來界定可分為施工階段的抗浮設計和使用(shyng)階段

2、的抗浮設計從設計步驟上可分為整體抗浮設計和局部抗浮設計第2頁/共28頁第二頁，共29頁。二、整體(zhngt)抗浮設計1、整體抗浮設計應符合地規(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(dxi)車庫為例，對式5.4.3進行分析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庫頂板的覆土荷載，車庫頂板的梁板自重，柱子荷載較小可不參與計算，車庫筏板或者防水板上覆土自重，車庫筏板或者防水板的自重。這里有三點需要注意（1）在計算結構自重時，對自重變異較大的材料和構件，自

3、重標準值應取下限值 第3頁/共28頁第三頁，共29頁。二、整體(zhngt)抗浮計算（2）水頭高度的計算，無論抗浮設計水位的標高是否高于地下室頂板，計算時最高取至地下室頂板標高（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)壓實程度取1617 以下根據(jù)水位于車庫的三種標高關系(gun x)分別推算第4頁/共28頁第四頁，共29頁。二、整體(zhngt)抗浮計算Gk=Gk1+sh2 Nw,k=whw 第5頁/共28頁第五頁，共29頁。二、整體(zhngt)抗浮計算 Gk=Gk1+wh21+sh21+sh22 =Gk1+sh2 Nw,k=whw 第6頁/共28頁第六頁，

4、共29頁。二、整體(zhngt)抗浮計算Gk=Gk1+wh2+sh2+wh3 =Gk1+sh2+wh3Nw,k=whw =w(h1 +h2) +wh3Gk=Gk1+sh2 Nw,k=w(h1 +h2)但局部(jb)抗浮設計不適用第7頁/共28頁第七頁，共29頁。2 2、若整體不滿足設計要求時，通常有三種處理方式 增加壓重、采用抗浮錨桿、采用抗拔樁 整體抗浮穩(wěn)定性不滿足設計要求而采取增加壓重的措施時，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 1）對于非巖石地基如粉質(zhì)粘土、粉土、中粗砂等易開挖的地基，應首選地下室底板壓重方案。

5、其優(yōu)點(yudin)(yudin)是地下室底板局部抗浮受力減小從而節(jié)省結構底板造價，地下室頂板梁不受影響；缺點是開挖及回填量增大、豎向構件長度增大。2 2）對于巖石地基等開挖難度較大的地基，優(yōu)選地下室頂板壓重的方案（多層地下室同理），其優(yōu)點(yudin)(yudin)是減少爆破開挖及回填量、豎向構件長度不受影響；缺點是底板，頂板均比底板壓重方案增加受力及結構造價（豎向構件可能也會增加造價）二、整體(zhngt)抗浮設計第8頁/共28頁第八頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計1、局部抗浮設計必須在整體抗浮穩(wěn)定性滿足設計要求的前提下進行2、當?shù)叵率艺w抗浮滿足要求或采取壓重措施后整體抗浮滿足要求

6、時，局部抗浮設計應包含以下內(nèi)容： 1）荷載確定：基底標高浮力-底板及其上覆土自重 承載力計算時應乘以分項系數(shù)，其中水浮力的分項系數(shù)取1.35，自重的分項系數(shù)取1.0 裂縫(li fng)計算時取標準值 2）根據(jù)不同的基礎形式選用不同的計算方法，進行地下室底板（基礎）混凝土構件的抗彎、抗剪、抗裂等計算，完成截面配筋設計。 3）構造設計：除梁板式抗水底板外，獨立基礎加抗水底板、筏板等基礎形式均需滿足無梁樓蓋的構造要求。第9頁/共28頁第九頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計1、局部抗浮設計（以如下(rxi)布局為例進行計算） 第10頁/共28頁第十頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計第11頁/

7、共28頁第十一頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計1、首先驗算整體抗浮是否滿足水浮力：F=（4.2+0.5+0.4）x10=51覆土折算(sh sun)荷載:（1.7+0.5）x16=35.2頂板底板折算(sh sun)荷載：（0.25+0.4）X25=16.25頂板主次梁折算(sh sun)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：Gk=35.2+16.25+4.35=55.855.8/1.05=53.151整體抗浮滿足設計要求2、局部抗浮設計第12頁/共28頁第十二頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設

8、計2、局部(jb)抗浮設計（柱距8.1X8.1）柱帽在計算彎矩方向的有效(yuxio)寬度第13頁/共28頁第十三頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計見上部兩個圖圖示，按照經(jīng)驗系數(shù)法計算，應先計算垂直荷載產(chǎn)生的板的總彎矩設計值，然后按照全國(qun u)民用建筑設計技術措施/結構/混凝土結構表9.2.4確定柱上板帶和跨中板帶的彎矩設計值對X方向板的總彎矩設計值，按下式計算： Mx=qly(lx-2C/3)2/8對Y方向板的總彎矩設計值，按照下式計算： My=qlx(ly-2C/3)2/8式中 q垂直荷載設計值 lx ly-等代框架梁的計算跨度，即柱中心線之間的距離 C-柱帽在計算彎矩方向的有

9、效寬度，見上圖兩個方向的總彎矩計算完成后，按照表9.2.4進行分配第14頁/共28頁第十四頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計 表9.2.4第15頁/共28頁第十五頁，共29頁。三、局部(jb)抗浮設計按照表9.2.4進行分配結束后，根據(jù)承載力及裂縫計算公式進行計算，以上圖計算為例。1.承載力計算： 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)

10、得： X方向：跨中正彎矩最大值:M正=0.26 2743.7/4.05=176.2KNm 支座負彎矩最大值:M負=0.5 2743.7/4.05=338.7KNm 混凝土強度等級為C35，鋼筋等級為HRB400，防水板厚h=400mm，則 As正=176.2 106/(0.9 360 370)=1470mm2 As負=338.7 106/(0.9 360 350)=2987mm2 所以，防水板上部鋼筋取20200（1571mm2），雙向設置，下部(xi b)鋼筋支座處20200附加20200（15712=3142mm2） Y方向防水板配筋同X方向。第16頁/共28頁第十六頁，共29頁。三、局部

11、(jb)抗浮設計2.裂縫計算： 根據(jù)(gnj)混凝土結構設計規(guī)范7.1.1-3，Wmax Wlim由混凝土結構設計規(guī)范7.1.2，Wmax=/Es（1.9Cs+0.08deq/te）=1.1-0.65ftk/(tes）te=（As+Ap)/Ate防水板為受彎構件，故=1.9X方向：q=51- （0.516+0.425） =33KN/m2M=33x8.1x(8.1-2x1.2/3)2/8=1781KNm2跨中：取Cs=20M正=0.26x1781/4.05=114.4KN.ms =M/(0.87Xh0XAs)=114.4x106/（0.87x370 x1571）=219.1te=As/Ate=1

12、571/（0.5x400 x1000）=0.00790.01,取0.01=1.1-0.65x2.2/（0.01x219.1）=0.45Wmax=1.9x0.45x219.1/（2x105）x(1.9x20+0.08x20/0.01)=0.185 0.01=1.1-0.65x2.2/（0.016x222.8）=0.7Wmax=1.9x0.7x222.8/(2x105)x(1.9x30+0.08x20/0.016)=0.26Wlim=0.2 （混規(guī)表3.4.5）同理計算下部鋼筋需22200支座附加22200，Wmax=0.20Y方向裂縫計算同X方向。綜上，防水板配筋滿足(mnz)承載力計算和裂縫計

13、算的要求。第18頁/共28頁第十八頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)1.本文僅針對基礎形式為獨立基礎加防水板方式，筏板基礎另行研究當采取抗浮錨桿措施以滿足整體抗浮設計要求(yoqi)時，局部抗浮設計應符合以下要求(yoqi)：1）確定抗浮錨桿方案：每平米錨桿抗力=基底標高浮力-底板及其上部覆土自重/Kw2)基礎形式為獨立基礎加防水板時，抗浮錨桿布置在獨立基礎范圍以外的抗水底板區(qū)域，獨立基礎范圍內(nèi)一般無需布置。防水板厚度應滿足抗?jié)B等級、錨桿錨固等要求(yoqi)。防水板配筋按構造要求(yoqi)設置，錨桿間距較大時尚應復核防水板配筋。3）抗浮錨桿設計參建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2

14、013 第8.2節(jié) 設計計算 8.2.1 錨桿軸向拉力標準值應按下式計算： （8.2.1）式中 相應于作用的標準組合時錨桿所受軸向拉力（kN）； 錨桿水平拉力標準值（kN）； 錨桿錨固段有效錨固長度（ ）;costkakHNtkHakN第19頁/共28頁第十九頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)8.2.2 錨桿鋼筋截面面積(min j)應滿足下列公式的要求： 普通鋼筋錨桿： （8.2.2-1）式中 錨桿鋼筋的截面面積(min j)（m2）； 普通鋼筋抗拉強度設計值（kPa）； 錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，應按表8.2.2取值。 表8.2.2 錨桿桿體抗拉安全系數(shù) yakbsfNKA iiyfsA

15、ibK第20頁/共28頁第二十頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)8.2.3 錨桿錨固體與巖土層間的長度(chngd)應滿足下式的要求： （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 錨桿錨固體長度(chngd)（m），尚應滿足本規(guī)范8.4.1條的規(guī)定； frbk 巖土層與錨固體極限粘結強度標準值（kPa），應通過試驗 確定，當無試驗資料時可參見表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)rbkakafDKNlal第21頁/共28頁第二十一頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)注：1

16、適用于注漿強度等級(dngj)為M30； 2 僅適用于初步設計，施工時應通過試驗檢測； 3 巖體的結構面發(fā)育時。取表中下限值； 4 巖石類別根據(jù)天然單軸抗壓強度fr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 為堅硬巖， 表8.2.3-2 巖體與錨固體極限粘結(zhn ji)強度標準值第22頁/共28頁第二十二頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)注：1 適用于注漿強度等級(dngj)為M30； 2 僅適用于初步設計，施工時應通過試驗檢測； 表8.2.3-3 土體與錨固體極限粘結(

17、zhn ji)強度標準值第23頁/共28頁第二十三頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)8.2.4 錨桿桿體與錨固砂漿間的長度應滿足(mnz)下式的要求： （8.2.4）式中 錨筋與砂漿間的錨固長度（m）； d 錨筋直徑（m）； n 桿體根數(shù)（根）； 鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度設計值（kPa），應由試驗確定， 當缺乏試驗資料時可按表8.2.4取值。 表8.2.4 鋼筋、鋼絞線與水泥砂漿之間的粘結強度設計值fb注：1 當采用二根鋼筋點焊成束的做法時，粘結強度應乘0.85折減系數(shù)； 2 當采用三根鋼筋點焊成束的做法時，粘結強度應乘0.70折減系數(shù)； 3 成束鋼筋的根數(shù)不應超過(chogu)3根，

18、鋼筋截面總面積不應超過(chogu)錨孔面積的20%。當錨固段鋼筋和 注漿材料采用特殊設計，并經(jīng)試驗驗證錨固效果良好時，可適當增加錨桿鋼筋的數(shù)量。bakafdnKNlbfal第24頁/共28頁第二十四頁，共29頁。四、抗浮錨桿設計(shj)錨桿計算實例水頭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=150mm水浮力(fl)：6.3X10=63 kN/m2防水板厚400mm：0.4X25=10kN/m2 其上土重：0.6x16=9.6kN/m21）、計算錨桿的鋼筋截面面積凈水浮力(fl)標準值：F=63-（10+9.6）/1.05=44.3kN/m2現(xiàn)錨桿布置間距為2.0m2.0m則：錨桿軸向拉力標準值為：Nak=44.322=177.2 kN As=2.0177.2103/360=984 取3跟22 As=11402）、錨固體與巖土層間的長度 la2.4177.2/（3.140