地下室抗浮设计的探讨与思考精品PPT课件
关于抗浮设计的几个问题探讨
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结构自防水
在结构设计中应考虑自防水效 果,通过合理选择混凝土材料 、调整配合比、添加防水剂等 方式,提高结构本身的防水性
能。
考虑地下水浮力影响
01
了解地下水浮力规律
地下水的浮力是影响抗浮设计的重要因素之一。设计人员应了解地下
水的浮力规律,根据实际工程情况,采取相应的抗浮措施。
02 03
保证地下室底板刚度
选择合适的底板材料
地下室底板的材料选择对抗浮设计至关重要。应选择具有足够刚度和承载能力的材料,如 钢筋混凝土,确保底板在承受地下水浮力和上部荷载的同时保持稳定。
优化底板结构设计
在底板设计中,应合理布置钢筋,优化结构设计,提高底板的整体刚度和稳定性。同时, 应考虑底板与土壤之间的摩擦力、锚固措施等,以增强底板的抗浮能力。
03
抗浮设计的注意事项
防止地下水渗透
做好防水工程
在地下室或地下工程中,必须 采取有效的防水工程措施,以 防止地下水渗透。防水材料应 选择耐久性强、适应地下环境 的产品,确保长期有效防水。
排水系统设计
在防水工程的基础上,应考虑 设计合理的排水系统,以迅速 排除可能积聚的地下水。排水 沟、集水井等排水设施应合理
05
抗浮设计的建议与展望
加强抗浮设计研究与技术创新
深入研究抗浮设计原理
加大对抗浮设计原理的研究力度,探索更加科学、合理的抗浮设 计方法,提高抗浮设计的理论水平。
推动技术创新
鼓励在抗浮设计中应用新技术、新材料和新工艺,提高抗浮设计 的效率和可靠性,降低成本。
建立抗浮设计标准体系
完善抗浮设计的相关标准、规范和指南,建立符合我国实际情况 的抗浮设计标准体系,提高抗浮设计的规范化、标准化水平。
地下室抗浮设计探讨
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地下室抗浮设计探讨【摘要】多层地下室开发可以暂时缓解目前的土地紧张状况,同时也是日后建筑领导的发展方向。
在多层地下室开发中,建筑自重无法平衡地下水时,就会产生抗浮问题,沿海地区特别严重。
本文根据多年工作实践,对地下室抗浮锚杆的设计方法及注意问题进行论述。
【关键词】地下室;抗浮锚杆;抗浮设计;锚杆布置;抗浮水位引言当今时代经济迅速发展,各类建筑物向着以高层为主的趋势发展。
高层的基础埋置深度一般根据建筑高度确定,随着建筑高度的增加,基础埋置深度也逐渐增大。
很多情况下,地下水位高过基础埋置深度或地下室底板。
因此,抗浮设计问题很受业主的重视,目前抗浮锚杆是一种广泛采用的抗浮措施。
一、项目概况某项目集财物商场、电影院及各类餐饮为一体,建筑高度45m,总建筑面积198543m2,地上六层,地下四层,平面呈长方形,通过两道防震缝将整栋建筑分成三个独立的结构单元。
首层建筑平面如图1。
图 1 首层建筑平面图本项目设计绝对标高值为36.00m,纯地下室标高-20.7m,勘探深度45.00m范围内有四层地下水,除了第一层类型为潜水,其余三层类型为承压水。
第一层的稳定水位埋深为11.70~16.00m,标高为22.64~17.53m。
第二层水头埋深为18.50~22.10m,标高为17.09~12.18m。
第三层水头埋深为26.6031.40m,标高为8.39 ~3.36m。
第四层水头埋深为35.00~40.80m,标高为0.58m~-6.64m。
建议抗浮验算水位标高按29.60m核算,相当于-6.4m。
中庭部分和纯地下室部分需进行抗浮设计。
二、抗浮措施抗浮锚杆是一种有效的抗浮技术手段,具有良好的地层适应性,易于施工。
锚杆布置非常灵活,锚固效率高,由于其单向受力特点,抗拔力及预应力易于控制,有利于建筑结构的应力与变形协调,可减少结构造价,在许多条件下优于压重和抗浮桩方案。
普通抗浮锚杆一般为全长粘结型锚杆,孔径不大于200mm,锚杆间距不小于15mx1.5m。
地下室抗浮设计及抗浮措施探讨
![地下室抗浮设计及抗浮措施探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/b312f8ca32d4b14e852458fb770bf78a65293ae3.png)
地下室抗浮设计及抗浮措施探讨摘要:地下室抗浮事故容易导致地下室顶板、底板和梁柱等地下室结构构件开裂破坏,影响结构安全、工期和成本,甚至影响住宅的正常使用。
地下室抗浮工程设计与施工与水文地质条件、工程地质条件、周边环境、工程特点等息息相关,抗浮方案的选择应兼顾经济性和安全性。
本文从地下室抗浮设防水位的确定和抗浮措施的选择等方面提出建议。
关键词:地下室;抗浮设计;抗浮措施1岩土工程勘察场地岩土工程勘察成果对满足地下室抗浮工程设计与施工的要求,主要内容有:地下水赋存条件、类型、补给方式、排泄方式、地下水与地表水的水力联系;气候资料;水文地质资料;岩土层的渗透系数建议值;抗浮设防水位的建议值;场地土壤及地下水对建筑材料的腐蚀性。
揭开含水层后,在水位稳定时量测每个钻孔的稳定地下水位,且不少于1/3的钻孔需量测初见水位(初见水位量测孔未处地下水前不得使用水钻),水位量测误差不超过2cm。
水位稳定间隔时间:碎石土和砂土大于半小时,粉土应大于8小时,粘性土应大于1天。
当场地存在多层地下水时,应对地下水位进行分层量测,查明彼此补给关系,量测某层含水层水位前,应采取止水措施将其他含水层隔离。
根据工程的实际需要进行原位试验。
例如,当抗浮设计拟采用释放水浮力法,应通过抽水试验、室内渗透试验或压水试验确定岩土层的渗透系数,必要时采取分层抽水。
同时,收集竣工资料或则采用管线探测方法,查明场地周围的排水管网的分布情况和排水条件。
通过指示剂法、放射性同位素测试或则连通试验探明地下水流通情况、岩溶水的埋藏情况。
2抗浮设防水位拟建场地抗浮设防水位包括使用期和施工期的抗浮设防水位。
当场地水文地质条件简单、地形变化小且地层分布均匀时,抗浮设防水位可统一确定。
当斜坡场地的地下水位线随地势变化、大规模地下结构跨越多个地貌单元、存在多层地下水且基础的埋深差异很大时,需考虑地下结构对地下水渗流雍高的影响,抗浮设防水位根据场地最终竖向设计按照结构单元分区确定。
基础抗浮设计的几个关键问题和研究方向2021,格式为ppt,共25页
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问题一:
建筑自重与抗拔桩怎样共同抵抗浮力?
一、结构自重与抗拔桩怎样共同抗浮?
一道中学物理题:
潜水艇自重16000,排水量2000 。
(1)锚索上总拉力多大?
× − =
(2)艇中注入200 水后,索上总拉力多大?
× − − × =
(3)再注入210 水,会产生怎样变化?
− × = −
结构自重总是先于桩来抵抗水浮力的
问题二:
外荷载—水浮力不是正态分布的随机变量
二、浮力的计算和设计水位的取值
抗浮设计计算的外荷载——浮力
荷载规范对荷载的统一处理方法:
荷载都是符合正态分布的随机变量;统计平均值称为荷载标准
地下水的大量开采,
地下水位逐年下降。
近年来由于地下水
开产的控制和南水
北调地下水位呈上
升趋势
二、浮力的计算和设计水位的取值
1、取可能发生的最高水位和最低水位来计算抗
浮设计水位;
2、要考虑工程建设后,大面积地面标高的变化,
设计水位必须最后由设计人员把控和取值。
问题三:
抗浮设计计算只能采用
总安全系数的表达式
结构自重为: 5779.2();
一个开间建筑物自重最高设计水位为室外地面,总水浮力:ℎ = 10836()
常年平均地下水水位在室外地面以下-1.50m:0 = 9752.4()
极端最低地下水位为地面以下-3.0m: = 8668.8()
三、抗浮设计计算只能采用总安全系数的表达式
4.30
1000(kN)
1.18
1.56
1.88
2.15
2.42
2.69
主筋费用(元/每立方砼)
地下室抗浮管控要点及典型事故剖析ppt
![地下室抗浮管控要点及典型事故剖析ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/2eaed27b3d1ec5da50e2524de518964bcf84d283.png)
负责人
技术部 技术部 质量部
工程部
时间节点
图纸下发
结构施工 准备阶段 施工过程
图纸审查 完成后
05 地下室抗浮治理
地下室抗浮治理
1 泄水减压法 主动式抗浮技术
NO.1 上海杨浦某项目(软土区域,潜水)
工程概况:该项目由10幢19层住宅楼(1号~10号楼)、1 层沿街商业(统称11号楼)、1个地下2层车库及辅 助配套设施,地下2层,埋深约8.95m,持力层为②3层砂质粉土,抗拔桩(PHCAB400)。
担25%)
地下室上浮典型案例
p 贵州某地下室抗浮事故 “水盆效应”,鉴定为施工措施不足。勘察地下水位不严谨,但不承担责任。 责任(维修加固):建设方承担20%,施工方承担80%
03 地下室抗浮控制措施
地下室抗浮控制措施 1 控制方法
抗浮控制方案宜根据抗浮稳定状态、抗浮设计等级和抗浮概念设计结合、对周边环境的影响、施工条件等因 素进行技术经济比较后确定。
设计抗拔锚杆局部失效
地下室抗浮治理 1 泄水减压法 主动式抗浮技术
NO.2 银川某项目(砂性土,微承压水)
处理方案及实施效果:根据工程现场情况,共布置12套泄水减压设备,目前地下室已经投入使用,沉降稳定。
地下室抗浮治理
1 泄水减压法 主动式抗浮技术
NO.3 郑州某项目(粘质粉土,地下水位上升)
处理方案及实施效果:根据现场情况,共布置42套减压泄水装置,其中DX219-89型泄水减压系统布置15套, DS89-32型泄水减压系统布置27套,目前地下室底板渗水问题已经解决。
施工阶段如出现突发情况,不按照设计图纸 施工,容易出抗浮事故
02 地下室上浮典型案例
地下室上浮典型案例
地下室上浮后的检测鉴定与加固处理 ppt课件
![地下室上浮后的检测鉴定与加固处理 ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/8ca746fc4a7302768f993947.png)
① 1层 杂 填 土 ① 2层 含 淤 泥 质 杂 填 土 ②层粉质粘土 ③层粘土
④层粘土
2工程概况及事故情况
• 该工程地下停车库顶板顶面高程为 26.75m,顶板浇筑完成后60天开始后浇 带浇筑,并同时开始底板周围密闭混凝 土带浇筑及回填土施工。设计要求在底 板周围采取密闭措施(宽、高不少于 1.2m),回填土每层厚度不超过300mm, 分层夯实,压实系数不少于0.93。实际 施工时底板密闭混凝土带改为三角形, 宽度为墙板以外1000mm、高度为底板 面以上600mm。
加固处理1前言随着城市建设的快速发展地下空间的开发成为城市发展的必然趋势1地下建筑的抗浮问题也日益突出抗浮设计水位的确定及合理选择抗浮措施直接影响到地下工程的安全性和经济性工程实践中经常发生因抗浮措施不当引起地下室上浮的事故本文结合工程实例21对地下室上浮的原因进行分析并对地下室上浮后的结构损伤鉴定与加固处理方法进行探讨
3 地下停车库局部上浮事故调查与检测
• (1)地下停车库梁、柱及顶板裂缝形式及分布
• ①板裂缝
• 现场检测发现,地下停车库顶板裂缝形式均为直裂缝及斜裂缝, 其中直裂缝分布在板四周,J轴附近此类裂缝较多;斜裂缝主 要分布在板中部。裂缝分布示意图见图1。裂缝均贯通板截面, 明显有渗水痕迹。选取裂缝数量较多、宽度较大的负一层顶 (10-(1/10))/((1/H)-J)轴板,用裂缝测宽仪在板底测得裂缝最大 宽度为0.45mm。
• (1)地下停车库泄水卸压处理方案
– ①增设泄水孔
• 在地下室底板增设一定数量的泄水孔,卸除底板水压, 使地下室恢复原受力状态,泄水孔做法见图6。
图6 泄水孔示意图
5 地下停车库的加固处理
泄 水 照 片
5 地下停车库的加固处理
地下结构抗浮设计ppt课件
![地下结构抗浮设计ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/d3809f4753ea551810a6f524ccbff121dd36c5b9.png)
后经事故分析,由于当时的地质勘探是在旱季进行,地下室水位 偏低,不能反映雨季的情况,致使结构设计中的上浮荷载取值偏小, 底板配筋不足,从而导致在地下水位及浮力突然增加后,底板开裂。
海口某商场地下室上浮事故
该商场为地上4层,地下2层的框架结构,筏板基础,基底面标高11.2m,地下室顶板面-0.5m,地下室全高10.7m。
深圳阳光花园地下室上浮事故
•
为全埋的单建式地下一层人防工程,长48.9m,
宽21.5m,结构设计抗浮方式主要为压重抗浮。该工
ห้องสมุดไป่ตู้
程所处地原为填海造地滩涂,常年地下水位较高。
• 该地下室于1999年4月18日开始开挖基坑并用井 点降水,8月13日地下室主体结构施工完毕,8月21日 基坑土方回填。
• 施工单位在未采取其它抗浮措施的情况下,于8月 23日停止降水,4天后南侧上浮6cm,数天后又回落 至3.5cm;后因大雨,地下结构整体上浮倾斜(南侧 上浮达68cm,北侧上浮13cm),并造成回填土塌陷, 外墙柔性防水层接脱落,严重影响结构的整体使功能。
• 水位增高后15min浮力稳定 • 粉质粘土(透水性差)
• 风干并分层压实后用水浸泡15天 • 孔隙率n=41.0%(1组) • 水位增高后30min浮力稳定
➢模型试验方法
• 结构模型自由上浮试验 (空模型试验和模型压重试验)
08865_地下室抗浮设计
![08865_地下室抗浮设计](https://img.taocdn.com/s3/m/caf2a76f0622192e453610661ed9ad51f11d547c.png)
引言概述:地下室抗浮设计是在地下室建设过程中至关重要的一环。
在地下室施工中,由于地下水位的压力,地下室会产生浮升的风险,在设计中必须采取相应的措施来保证地下室的稳定性和安全性。
本文将对地下室抗浮设计进行详细探讨,包括设计原则、抗浮措施以及施工中的注意事项。
正文内容:一、设计原则1.1地下水位分析:在进行地下室抗浮设计之前,需要对地下水位进行详细的分析。
通过对地下水位的调查和监测,确定地下室地基所承受的水压力大小和变化趋势,从而提供设计依据。
1.2沉降分析:地下室建设过程中,地基沉降是不可避免的。
设计师需要通过地基工程勘察和分析,确定地基承载能力和沉降量的合理范围,并采取相应的措施降低地基沉降对地下室的影响。
1.3抗浮设计计算:抗浮设计计算是地下室抗浮设计的核心内容。
设计师需要根据地下室的结构和地下水的压力,进行浮力计算和承载力计算,确保地下室能够有效地抵抗浮升力。
还需要考虑地下室的重力结构和承载能力,以保证其稳定性。
1.4抗浮控制策略:设计师需要制定详细的抗浮控制策略,包括采取何种措施来减小浮升力、增加地下室的自重和刚度、提高地下室的排水能力等。
这些措施应当符合相应的抗浮设计标准和规范。
1.5施工监测和评估:地下室抗浮设计不仅仅是在施工前的计算和设计,还需要在施工过程中进行监测和评估。
通过实时监测地下室的变形和地下水位的变化,及时调整设计措施,确保地下室的抗浮性能。
二、抗浮措施2.1地下室顶板加强:地下室顶板是主要受力面之一,需要采取相应的加固措施来增加其抗浮能力。
可以采用增设钢筋或混凝土加厚的方式来增加顶板的刚度和承载能力。
2.2基础加固:地下室的基础是抗浮的重要组成部分,需要采取适当的加固措施来增强其抗浮能力。
可以采用加宽基础底座、增加基础深度或使用专用的加固材料等方式来提高基础的承载能力。
2.3排水系统设计:地下室的排水系统在抗浮设计中起着重要的作用。
设计师需要合理设计排水系统,确保地下室内的水能够及时排出,减小地下水位的压力。
最全的抗浮设计解读30页PPT
![最全的抗浮设计解读30页PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/31cd264dce84b9d528ea81c758f5f61fb736288d.png)
11、用道德的示范来造就一个人,显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的,对谁都一视同仁。在每件事上,她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由,因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样,法律和法律都是相互依存的。——伯克
Байду номын сангаас 61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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高层建筑地下室抗浮设计探讨
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高层建筑地下室抗浮设计探讨当前建筑业中对于地下空间抗浮设计,现行规范和各地方规范均没有全面、系统的规定,导致后期工程设计中存在某些问题。
笔者认为抗浮设防水位应综合考虑,文中针对抗浮稳定验算的计算式、地下水浮力的分项系数和抗浮稳定安全系数的取值问题,对现行规范进行了对比、归纳和小结,与同行交流学习。
标签:抗浮;设防水位;稳定验算;分项系数;安全系数随着我国城市建设的发展,土地资源日趋紧张,以及设计师们对审美的要求,城市高层建筑越来越多,而为了更多的利用空间,增加高层建筑的功能型,一般设计出庞大的地下空间即地下室。
高层建筑设地下室有诸多价值,使得目前大面积的、超长的、多层的地下室越来越常见,投资占整个建筑的比重也渐渐增大。
高层建筑地下室的层数一、二层至多层,其基础埋深也随着地下室的层数增加而加深。
当地下室埋深低于地下水位时,应进行地下室抗浮稳定验算。
因此,地下室抗浮设计及抗浮措施显得尤为重要,其建设影响整个建筑的造价以及后期施工问题。
1 现行地下室抗浮设计规范在高层建筑地下室抗浮设计和抗浮方法上,现行规范均有只规定:(1)建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算——《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011(以下简称《地基规范》)第3.0.2-6条;(2)高层建筑地下室设计,应综合考虑上部荷载、岩土侧压力及地下水的不利作用影响。
地下室应满足整体抗浮要求,可采取排水、加配重或设置抗拔锚桩(杆)等措施——《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)第12.2.2条;(3)当地下室所受浮力大于地下室及其上建筑物的荷重时,应进行抗浮设计。
对于天然地基,宜设置抗浮桩或锚杆,或采取压重等抗浮措施——《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2003(以下简称《地基规范》)第11.4.11-7条。
在当前地下室抗浮设计和抗浮方法上,我国现行的众多规范中并没有较全面、系统的规定,导致在实际的很多高层建筑地下室结构设计时,设计和施工中常常会遇到这些问题,如:如何合理确定抗浮设防水位;如何进行抗浮稳定计算;采取哪种抗浮措施(排水、加配重或设置抗拔桩、抗拔锚杆)更经济、合理,而且业主更能接受等一系列问题,这些都是需要工程设计和施工人员进行探讨和分析的重要问题。
最全的抗浮设计(课堂PPT)
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要求:
1)确定抗浮锚杆方案:每平米锚杆抗力=基底标高浮力-底板及其上部覆土
自重/Kw
2)基础形式为独立基础加防水板时,抗浮锚杆布置在独立基础范围以外的抗
水底板区域,独立基础范围内一般无需布置。防水板厚度应满足抗渗等
级、锚杆锚固等要求。防水板配筋按构造要求设置,锚杆间距较大时尚
应复核防水板配筋。
3)抗浮锚杆设计参《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013 第8.2节 设
下面以地下车库为例,对式5.4.3进行分析 Gk——建筑物自重及压重之和,这里面不包含活荷载和后砌隔墙荷载。 Gk自上而下主要包括车库顶板的覆土荷载,车库顶板的梁板自重,柱子荷
载较小可不参与计算,车库筏板或者防水板上覆土自重,车库筏板或 者防水板的自重。 这里有三点需要注意(1)在计算结构自重时,对自重变异较大的材料和构 件,自重标准值应取下限值
9
三、局部抗浮设计
1、局部抗浮设计必须在整体抗浮稳定性满足设计要求的前提下进行 2、当地下室整体抗浮满足要求或采取压重措施后整体抗浮满足要求时,局
部抗浮设计应包含以下内容: 1)荷载确定:基底标高浮力-底板及其上覆土自重
承载力计算时应乘以分项系数,其中水浮力的分项系数取1.35,自重 的分项系数取1.0 裂缝计算时取标准值 2)根据不同的基础形式选用不同的计算方法,进行地下室底板(基础) 混凝土构件的抗弯、抗剪、抗裂等计算,完成截面配筋设计。 3)构造设计:除梁板式抗水底板外,独立基础加抗水底板、筏板等基础 形式均需满足无梁楼盖的构造要求。
8
二、整体抗浮设计
2、若整体不满足设计要求时,通常有三种处理方式 增加压重、采用抗浮锚杆、采用抗拔桩
整体抗浮稳定性不满足设计要求而采取增加压重的措施时,可采取地 下室底板压重,顶板压重两种方式。压重材料可根据需要选用普通回 填土、毛石混凝土、素混凝土、铁屑混凝土等 1)对于非岩石地基如粉质粘土、粉土、中粗砂等易开挖的地基,应首 选地下室底板压重方案。其优点是地下室底板局部抗浮受力减小从而 节省结构底板造价,地下室顶板梁不受影响;缺点是开挖及回填量增 大、竖向构件长度增大。 2)对于岩石地基等开挖难度较大的地基,优选地下室顶板压重的方案 (多层地下室同理),其优点是减少爆破开挖及回填量、竖向构件长 度不受影响;缺点是底板,顶板均比底板压重方案增加受力及结构造 价(竖向构件可能也会增加造价)
建(构)筑物抗浮设防水位的科学确定与抗浮措施的合理选择PPT精选文档
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16
典型地下结构型式的浮力计算
地面 地 下水位
地下结构
地下结构
17
地面 地下水位
潜水含水层
地下结构
隔水层
桩
承压水头
承压含水层 18
现实工程问题只能依靠有经验的专业人员,在掌握充 分资料的基础上进行综合判断。为了避免个别人员和 个别单位的片面性,对重要工程有时需召开专家会议 集体论证。
19
目录 0.引言 1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定 2.地下构筑物的抗浮措施
25
浮力消除型措施
降排水措施 通过疏排可以降低地下水位,这在基础工程施工,尤 其是深基坑降水工程中,已得到广泛的应用。地下构 筑物底板以上地下水位的降低,意味着地下水对地下 构筑物浮力的减小,因此,在理论上适当控制地下水 位,就可以使其满足地下构筑物抗浮的要求。
7
地下水对地下构筑物产生的浮力计算不同于物体处于 地表水体的浮力计算,地下水对地下构筑物的浮力大 小与构筑物的基础埋置位置有直接的关系。
由于地下水是处于运动状态的,地下水位的变化决定 于它的补给和排泄条件。补排条件一方面受自然因素 的影响,是一个随机过程,另一方面还受人为因素的 影响,就更加剧了地下水位的动态变化。
在多层地下水场地,在含水层中的同一平面位置上, 上下各点的总水头相同,地下水的水压力可认为是静 水压力分布。如上下两个含水层中夹有一弱透水层, 在弱透水层中,由于沿垂直方向的渗流水头损失,同 一平面位置上,上下各点的总水头不相同,地下水的 水压力分布与静水压力有非常大的区别。随意套用历 史最高水位,显然是不合理的。
关于地下室抗浮设计的思考之欧阳音创编
![关于地下室抗浮设计的思考之欧阳音创编](https://img.taocdn.com/s3/m/6ed5e502b9f3f90f77c61ba9.png)
关于地下室近几年来,有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故,如某医院两层独立地下车库,在施工过程中,出现整体上浮,最大上浮高度达1.42m;又如,某体育中心游泳馆,地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝;再如,某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm,柱间板出现45°破坏性裂缝……诸如此类问题时有发生,造成了财产的损失。
本文对产生这些事故的原因归纳总结成以下四个方面,与同行们共同讨论:一、抗浮设计中基本概念在多个地下室因水浮力作用而引发的工程亊故中,我们发现有些设计人员对地下水的作用认识不足,抗浮设计的基本概念不够清晰,常见的有下列几种情况:1)重视地下室的梁、板、柱、墙的结构构件设计,忽视整体抗浮验算分析,忽视施工的抗浮措施,总认为具有上万吨自重的地下室怎么会浮起来呢2)地下室底板裂缝、漏水,甚至成为地下游泳池,把某些实质上是因为地下水的作用远大于设计荷载而造的工程事故,错判为温度应力作用、砼施工质量问题等。
3)对于基底为不透水土层的地基(基岩、坚硬粘土),深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护,忽视水的浮力。
试想万吨级以上大船能在江、河、海中航行,可见水的作用力之大。
地下室就像一条“船”,地下室底板和侧墙形成一个密闭的船身,它的水浮力有多少呢,是它浸泡在水中的体积乘以水容重,若一个50×100m的地下室,抗浮水位为5m,它的浮力为25000吨,可见水浮力之大。
地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不破坏,因此,地下室的抗浮设计应进行整体抗浮和局部抗浮验算。
为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法,一类为“压”,一类为“拉”。
当采用“压”的做法时,利用建筑的自重(包括结构及建筑装修、上部覆土等,不含楼面活荷载)平衡地下室水的总浮力,当不能平衡时,必须增加“拉”的做法,即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。
无论是“压”还是“拉”的做法,都必须进行整体抗浮验算,保证抗浮力(压重+抗拉力)大于水的总浮力,即。
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一、抗浮设计的基本原理
水对地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理,水 对物体的浮力等于物体排开同体积水的重量。同时 水的浮力作用也遵循连通管原理,即不同截面尺寸 的各连通管水位等高,且压强相等。因此,当地下 建筑物与周围介质间存在薄层自由水膜时,无论水 的性质是潜水、上层滞水或承压水,即可产生强度 为γh的浮力(γ为水的重度,h为建筑物基底以上的 水深),当水浮力强度大于地下建筑物单位面积的 重量时,建筑物即可浮起,当水不断补充时,建筑 物将不断上浮,所以,建筑物浮起是一个渐进过程。 水量的大小只是控制着建筑物上浮速度和上浮量, 而水位高低则是控制建筑物上浮的基本要素。
8.5.8条明确规定“当基桩承受拔力时,应对桩基进行 抗拔验算及桩身抗裂验算” 。
但该规范未明确裂缝宽度按0.2mm还是0.3mm控制。
各规范规定对比分析
规范 《砼规》 《省基》 《国基》 《新桩》
裂缝宽度 0.2mm 0.2mm 未明确 0.3或0.2
个人观点:赞同《新桩基》的规定。 如珠江新城地区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性,当地 下室较深时,基桩肯定是一致处于稳定水位以下,因 此可以按0.3mm裂缝宽度控制,没有必要按0.2mm 裂缝控制。
行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》 8.6.5条规定“地下水在稳定水位作用下所 受的浮力应按静水压力计算,对临时高水位 作用下所受的浮力,在粘性土地基中可以根 据经验适当折减”。 其条文说明指出“即使地下室底板直接和基 岩接触的情况,由于基岩总是总在节理和裂 隙等,且混凝土与基岩接触面也存在微裂隙, 静水压力也不宜折减”。
与按最高水头按承载力计算并考虑钢筋腐蚀影响所得的钢筋一致。
按N=5000KN进行 轴心受拉构件承载
力设计
按N=5000KN进 行轴心受拉构件 0.2mm裂缝宽度
验算
按N=5000KN进行 轴心受拉构件
0.3mm裂缝宽度验 算
按N=4000KN进行轴 心受拉构件0.3mm裂
缝宽度验算
需要34根25mm;
行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》8.6.4条规定 “对位于斜坡地段的地下室或其他可能产生明显水头
差的场地上的地下室进行抗浮设计时,应考虑地下水
渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的 影响”。
五、关于抗拔锚杆设计方法讨论
(一)锚杆杆体的截面面积的确定
1.依据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)
某抗拔桩裂缝计算对比分析
假定某抗拔桩直径D=1200mm,最高水头产生的抗拔桩拉力 N=5000KN,常水头产生的抗拔桩拉力N=4000KN,桩长已满足设计 要求,下面采用不同的水头和不同的裂缝控制标准进行桩身配筋设计 。
钢筋采用HRB335,混凝土采用C30. 根据下表分析可以看出,当按常水位进行0.3mm裂缝宽度计算得到钢筋
考虑腐蚀,加大一 级,为34根28mm。
52根28mm
41根28mm
34根28mm
结论
抗拔桩承载力设计和正常使用(裂缝宽度)应分别最高水 头和正常使用阶段水头,裂缝计算也采用最高水头是不合 理和不经济的。
抗拔桩裂缝宽度限值应根据地下水腐蚀性情况和地下水位 变化情况确定是0.2还是0.3mm。不分情况均按0.2mm 控制是不合适的,会造成不必要的浪费。
依据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002
根据上表可推断:抗拔桩裂缝应按0.2mm控制。
依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》 DBJ 15-31-2003
10.2.7条第4款明确规定“对受长期水平荷载或抗拔 桩,应验算桩身的裂缝宽度,其最大裂缝宽度不应大 于0.2mm” 。
依据国家标准《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002
3.总结
六、关于抗拔桩的裂缝控制标准和计算方法讨论
挖 孔 桩 桩 身 大 样
依据《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008
二a环境类别是指“室内潮湿环境;非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无 侵蚀性的水或土壤直接接触的环境”。
根据上述规定可以推断:处于稳定水位以下与无侵蚀性的水或土壤接触的桩 可以按0.3mm裂缝控制。
行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》8.6.2条规 定“当有长期水位观测资料时,场地抗浮设防水位 可采用实测最高水位;当无长期水位观测资料或资 料缺乏时,按勘察期间实测最高稳定水位并结合场 地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确 定”。 其条文说明中指出“我国南方滨海和滨江地区,经 常发生街道浸水现象,抗浮设防水位可取室外地坪 标高”。
说明:以下讨论均假定假定锚杆抗拔承载力设计值为Nt=600KN
2.依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ 1531-2003)
3.分析比较
(二)锚杆锚固端长度(入岩深度)的确定
(假定全部入微风化泥质粉砂岩)
1.依据《岩土锚杆(索)技术规程》
2.依据省标《建筑地基基础设计规范》
当地下水无腐蚀性且地下室较深时,按承载力计算并考虑 腐蚀提高一级直径后钢筋量应与按0.3裂缝宽度计算所得 的钢筋量基本一致。
七、工程实例分析
(一)保利桩裂缝宽度的计算方法
《砼规》8.1.2条规定“计算裂缝宽度时应按荷载效应 的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度”, 且条文说明中指出“考虑了短期裂缝宽度的扩大系 数” 。
因此,个人认为:计算抗拔桩的桩身裂缝宽度时,不 能采用最高水头,而应采用“正常使用时的地下水位 (而不是某一两次下暴雨后的水位)”。当然这个正 常使用的时的水位不容易确定,但显然这个水位比最 高水位要低一些。采用最高水位进行抗拔桩裂缝宽度 验算是不合理和不经济的。
二、抗浮设计的方法
三、抗浮设计的流程
四、如何确定抗浮水位
规范规定
省标《建筑地基基础设计规范》5.1.4条规定“地下 水的设防水位应取建筑物设计使用年限内(包括施 工期)可能产生的最高水位” ,“如果岩土勘察 报告中没有提供地下水的最高水位时,地下水设防 水位可取建筑物室外地坪标高”。