地下建筑工程逆作法技術規(guī)程1

1、 地下建筑規(guī)程逆作法技術規(guī)程逆作法結構設計n本書共分八章，第五章 設計n5.1 設計原則n5.2 圍護結構設計n5.3 豎向結構設計n5.4 水平結構設計n5.5 地基基礎設計n5.6 節(jié)點設計及構造5.0逆作法一般流程逆作法一般流程n支護結構與主體結構全面相結合，即圍護結構采用“兩墻合一”的地下室連續(xù)墻，即作為基坑的圍護結構又作為地下室的外墻；地下結構的水平梁板體系替代水平支撐；結構的立柱和立柱樁作為豎向支承系統(tǒng)。支護結構與主體結構全面相結合的總計設計方案一般采用逆作法施工，以盆式開挖為例，其一般流程為：首先施工地下連續(xù)墻、立柱和工程樁；然后周邊留土、基坑中部開挖第一層土；之后進行地下首層結

2、構的施工；開挖第二層土，并施工地下一層結構的梁板；同時可根據(jù)工期上的安排接高柱子和墻板施工地上一層結構；開挖第三層土，并施工地下二層結構，同時施工地上二層結構；基坑中部開挖到底并澆筑底板，基坑周邊開挖到底并施工底板，同時施工地上三層結構；施工立柱的外包混泥土及其他地下結構，完成地下結構的施工。圖5.1為一個三層地下室基坑采用支護結構與主體結構相結合的典型流程。5.1 設計原則n補充第一章 總則1.0.1 逆作法設計與施工質(zhì)量，做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理n5.1.1宜采用極限狀態(tài)法，以分項系數(shù)的設計表達式進行設計n5.1.2 1 承載能力極限狀態(tài)：n5.1.2 2 正常使用極限狀態(tài)：強條5

3、.1.3：安全等級與重要性系數(shù)n5.1.3 地下建筑工程逆作法結構設計應根據(jù)結構破壞可能產(chǎn)生的后果，采用不同的安全等級及結構的重要性系數(shù)并應符合下列規(guī)定：n1 施工期間臨時結構的安全等級和重要性系數(shù)應符合表5.1.3規(guī)定；n2 當支承結構作為永久結構時，其結構安全等級和重要性系數(shù)不得小于地下結構安全等級和重要性系數(shù)；n3 支承結構安全等級和重要性系數(shù)應按施工與使用兩個階段選用較高的結構安全等級和重要性系數(shù)；表5.1.3 臨時結構的安全等級和重要性系數(shù)安全等級安全等級破壞后果破壞后果0一級支護結構破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響嚴重1.10二級支護結構破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及

4、地下結構施工影響一般1.0三級支護結構破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響不嚴重0.9n4 當?shù)叵履孀鹘Y構的部分構件只作為臨時結構構件的一部分時，應按臨時結構的安全等級及結構的重要性系數(shù)取用。當形成最終永久結構的構件時，應按永久結構的安全等級及結構的重要性系數(shù)取用。安全等級與重要性系數(shù)n安全等級的劃分與重要性系數(shù)的確定是對逆作法工程的重要性的認識及計算參數(shù)的確定，安全等級的劃分的劃分是個難度很大的問題，定量說明很難。采用按逆作法基坑支護破壞的后果分為很嚴重、嚴重及不嚴重三種情況分別對應于三個安全等級，其重要性系數(shù)的選用與建筑結構設計統(tǒng)一標準相一致。安全等級與重要性系數(shù)-2n表表5.1

5、.3 雖然給出了逆作法雖然給出了逆作法“臨時結構的安全等級和臨時結構的安全等級和重要性系數(shù)重要性系數(shù)”，但是設計者在進行逆作法結構設計時，但是設計者在進行逆作法結構設計時還是很難把握這個安全等級。還是很難把握這個安全等級。n建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范gb50497-2009n建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50202-2019n這兩本規(guī)程對基坑工程進行分類，分為一、二、三級，這兩本規(guī)程對基坑工程進行分類，分為一、二、三級，這也是對基坑工程重要性的分類，分類的標準有定量這也是對基坑工程重要性的分類，分類的標準有定量的概念，對逆作法的安全等

6、級分類有重要的參考價值，的概念，對逆作法的安全等級分類有重要的參考價值，使用上又與現(xiàn)行的國標是統(tǒng)一的。使用上又與現(xiàn)行的國標是統(tǒng)一的。給出兩國標的分類標準 表 基坑工程類別類別類別分類標準分類標準一級重要工程或支護結構作主體結構的一部分；開挖深度大于10m；與臨近建筑物、重要設施的距離在開挖深度以內(nèi)的基坑；基坑范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需要嚴加保護的基坑二級除一級和三級外的基坑屬二級基坑三級開挖深度小于7m，且周圍環(huán)境無特別要求時的基坑5.1.4 逆作法結構設計時的荷載組合荷載組合n1 抗傾覆及抗滑移時，應按承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合基本組合進行組合，其分項

7、系數(shù)應為1.0。n2 當計算圍護結構、水平和豎向結構承載力時，上部結構傳來的荷載效應、相應的地基反力及這部分結構所直接承受的施工荷載效應應按承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合基本組合進行組合，并應采用相應的分項系相應的分項系數(shù)數(shù)。n3 基本組合的荷載分項系數(shù)規(guī)定5.1.4 逆作法結構設計時的荷載組合-2n4 裂縫寬度和變形，應按正常使用極限狀態(tài)下正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合標準組合進行組合。n5圍護結構豎向沉降，施工階段施工階段傳至基礎底面的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合標準組合進行組合。當圍護結構作為永久結構使用時，在使用階段使用階段

8、傳至基礎底面的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合準永久組合進行組合，不應計入風荷載和地震作用。n6 支撐結構的豎向沉降，傳至基礎底面的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合準永久組合進行組合，不應計入風荷載和地震作用，并應按施工與使用不同階段的荷載分別計算5.1.4 逆作法結構設計時的荷載組合-3n7 承載力極限狀態(tài)下荷載效應組合，應符合現(xiàn)行國家標準建筑結構荷載規(guī)范gb50009的有關規(guī)定。5.1.5 地下建筑工程逆作法結構設計的荷載荷載應符合下列規(guī)定：n1 水平荷載：應包括逆作法施工階段外圍護結構所傳遞的水壓力、主動土壓力或靜止

9、土壓力、坑外地面荷載的側壓力。作為永久結構的構件在使用階段，應包括外墻結構所傳遞的水壓力，靜止土壓力、坑外地面荷載的側壓力。n2 豎向荷載：應包括逆作法施工各階段逆作法結構構件自重及施工荷載，應包括取土、運土時可能作用于逆作法結構上的荷載。作為永久結構在使用階段的豎向荷載，應包括結構自重、 活荷載 、風荷載和地震作用引起的豎向力，作用于底板的水浮力。5.1.6 地下建筑工程逆作法結構設計應進行下列計算和驗算：n1 承載能力極限狀態(tài)的計算和驗算：n 1）圍護結構的穩(wěn)定性計算，包括整體滑動、抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性；n 2）降水設計計算，抗浮、抗隆起驗算；n 3）圍護結構在施工和使用階段受彎、受剪、受

10、壓承載力計算；n 4）主體結構兼作圍護結構、支撐結構時，結構承載力計算和穩(wěn)定性驗算。5.1.6 -2n 2 正常使用極限狀態(tài)的計算和驗算：n 1）主體結構兼作圍護結構的沉降驗算；n 2）豎向支撐結構的沉降計算。n 3 支撐體系和圍護結構的內(nèi)力和變形宜采用空間作用的整體分析方法。當施工與使用階段構件的使用條件變化時，應按最不利情況驗算。5.2 圍護結構設計n5.2.1 圍護結構可根據(jù)受力條件分段按平面問題進行計算：n1）逆作法中地下室樓板可作為圍護結構的水平支撐，樓板可視為圍護結構不動鉸支點；n2）當圍護結構兼作地下室外墻時，圍護結構與樓板處的支點可視為不動鉸支點，墻外側的土壓力宜取靜止土壓力。

11、n靜止靜止土壓力系數(shù)n （5.2.1）n土的有效內(nèi)摩擦角（）。5.2圍護結構設計-1n圍護（支護）結構的內(nèi)力與變形分析是基坑工程也是地下建筑逆作法工程設計中的重要內(nèi)容。目前常用的分析方法主要有平面豎向彈性地基梁法。n也是本規(guī)程及基坑規(guī)程推薦的常規(guī)使用計算方法n分段按平面問題n分析原理：平面豎向彈性地基梁法假定圍護結構為平面應變問題，將圍護結構看做一豎向放置的彈性地基梁，開挖面以下土體對圍護結構的支撐作用用彈性支座模擬，墻后土體對圍護結構的作用用已知的分布力來代替。5.2 彈性地基梁法的計算簡圖圖5.2.1 彈性地基梁法的計算簡圖5.2 彈性地基梁法的計算簡圖-a圖5.2.1a 彈性地基梁法的計

12、算簡圖5.2圍護結構設計-2n上圖為一典型基坑開挖過程的計算簡圖。取圍護長度為b的一段作為分析對象，列出彈性地基梁的變形微分方程。 考慮土體的分層（m值不同）及水平支撐（逆作法樓層）的設置等實際情況，需要沿豎向將彈性地基梁劃分成若干單元，列出每個單元的微分方程，一般可采用桿系有限元方法求解。劃分單元時，盡量考慮土層的分布、地下水位、支撐的位置、基坑的開挖深度等因素。分析多道支撐分層開挖時，根據(jù)基坑開挖、支撐情況劃分施工工況，按照工況的順序進行圍護（支護）結構的變形和內(nèi)力計算，計算中需考慮各工況下邊界條件、荷載形式等的變化，并取上一工況計算的圍護結構的位移作為下一工況的初始值。5.2圍護結構設計

13、-3n平面豎向彈性地基梁法目前已經(jīng)有很多程序可以求解，國內(nèi)如同濟啟明星深基坑支擋結構分析計算軟件frws、北京理正深基坑支護結構設計軟件，北京建研院pkpm的施工技術軟件中的深基坑支護結構設計軟件等均在基坑圍護工程中進行了大量的應用，并取得了相當?shù)墓こ探?jīng)驗。5.2圍護結構設計-4n荷載n圍護結構的水平荷載：水、土壓力 土壓力采用簡單的rankine土壓力理論，相對簡單，應用廣泛。適用于砂土、黏土及成層土，還能考慮地表超載及有地下水的情況n土壓力的類型與判定n按圍護結構是否發(fā)生位移以及位移的方向與大小，可以將土壓力區(qū)分為以下三種：n1.靜止土壓力n如果圍護墻靜止不動，即位移為零時，土體作用在墻上

14、的土壓力稱為靜止土壓力，以po表示。此時，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。例如在深基坑工程中，在基坑開挖之前，作用在墻上的土壓力即為靜止土壓力。此外，有時因圍護墻位移很小，不論墻前或墻后，均按靜止土壓力計算，這種簡化是偏安全的。n2.主動土壓力 n 如圖5.2.2所示，圍護墻在基坑開挖到達坑底設計標高后，位移仍繼續(xù)增大至某一定值則土體的抗剪強度將自峰值強度降至殘余強度，對于粘性土，強度降低十分顯著，因此此時的土壓力又將增大。n n3.被動土壓力n 在圖5.2.2中，墻前坑底以下的土體，因圍護墻在墻后主動土壓力的推動下，產(chǎn)生向坑內(nèi)側的位移，推力越大，則位移越大。推力與土體對圍護墻的反力相等，但方向相反

15、。墻前土體所能承受的推力有一個極限。當推力增大達到極限平衡狀態(tài)時，此時土體的反力稱為被動土壓力，以pp表之。 n 被動土壓力是在上述條件下，土體所能承受的最大推力，在圖5.2.2中，作用在坑底以下圍護墻bc段上的土壓力是否會增大至被動土壓力，取決于墻后作用的主動土壓力的大小。如果基坑開挖較深，而圍護墻入土深度又較小，則主動土壓力較大，為了平衡，墻前土壓力將得以充分發(fā)揮，以至bc整段均達到被動土壓力。如基坑開挖較淺而圍護墻入土深度又相對較大，則作用在bc段的墻前土壓力將達不到被動土壓力，或者在該段的上半部會達到，而下半段則達不到。土壓力靜止靜止土壓力系數(shù)土的有效內(nèi)摩擦角（）土壓力n主動土壓力系數(shù)

16、：20(45)2ikaiktg土壓力n被動土壓力系數(shù)荷載：圍護外側土壓力的計算n1、主動土壓力或靜止土壓力的分布模式n本規(guī)程（建筑基坑支護技術規(guī)程以后簡稱基坑規(guī)程）推薦的土壓力的分布模式：開挖面以上按三角形分布，開挖面以下按矩形分布，如圖5.2.1a所示。n2、土壓力計算n1）水土合算和水土分算n水土合算采用土的飽和重度計算水土壓力，不再考慮水壓力的作用。n水土分算將地下水位以下的水土壓力區(qū)分為有效土壓力和水壓力，分別計算后再疊加為總的水土壓力。荷載：圍護外側土壓力的計算n2）關于土壓力計算是采用水土合算還是水土分算，規(guī)程規(guī)定了簡單的適用條件： 對砂土、碎石土采用水土分算1）當計算點位于地下水

17、位以上時：（5.2.21）2）當計算點位于地下水位以下時：（5.2.22） 對黏性土采用水土合算（5.2.23）式（5.2.2-2） 水土分算公式推導waiwawajwajaiikaiajkajkkhmhzkcke)()(2waiwajwajaiikaiajkajxkhmhzkcke)()(2waiwajwajaiikaimjajxkhzhzkckze)()(2wjwajhhzwaiwjwjaiikaimwawjajxkhhkckhhe2)(aiikwwjaiwmwjaimwaajxkchkhkhe2)(（5.2.2-2）令水位在基坑面以上wa=1水面以上土+水面以下土+水位下水水土分算推導公

18、式（5.2.2-2）的計算簡圖：荷載：水壓力計算n3、水壓力計算 規(guī)程簡單規(guī)定：直接采用靜水壓力計算。條文說明：5.2.2：公式（5.2.2-3）是水土合算的表達式，公式（5.2.2-1）與(5.2.2-2）是水土分算的表達式。這里的水土分算公式只適用于靜水壓力的情況，有滲流水壓力不適用此公式。n基坑內(nèi)、外雙側水位的處理n采用內(nèi)力計算方法為全量法時，基坑內(nèi)、外雙側同時存在的水壓力不做抵消，直接與土壓力結果疊加；特殊情況下的土壓力計算n在實際的基坑工程中，荷載情況千變?nèi)f化，墻后往往有超載的情況，包括地表作用有均布荷載、作用有一定寬度的條形荷載、三角形荷載、距離圍護結構一定距離處有與圍護結構平行的

19、條形基礎或矩形基礎，此外還有基坑上部放坡開挖及基坑外側有大面積卸土等等。n規(guī)程僅列舉了a),b)兩種特殊荷載的計算方法，其他特殊情況土壓力計算可以參考其他規(guī)程、地方標準及設計手冊。na)本規(guī)程5.2.3.2條：墻后地表作用有均布荷載；n （5.2.34） nb)5.2.3.3條：墻后地表作用有一定寬度的條形荷載；n（5.2.35）這里補充一些特殊土壓力的計算公式nc)三角形荷載三角形荷載n計算簡圖：n注意：注意：n1. 1k采用條形附加荷載的計算方法，見公式（5.2.3-5）;nq1作用于基坑面的三角形荷載標準值（kpa）n2.三角形附加荷載q1作用在基坑邊緣時（即b10），系統(tǒng)不做擴散處理，

20、令1kq1；1k作用范圍：基坑面到基坑面以下b0范圍內(nèi)；n3.公式（5.2.3-5）同樣適用于計算作用在基坑面以下一定深度的三角形附加荷載產(chǎn)生的豎向應力標準值。d）集中荷載n計算簡圖： （5.2.3-6）（5.2.3-6.1）n式中：neh，max最大附加側向壓力標準值（kpa）；nql作用在地表的集中荷載（kn/m）；nh附加側向壓力分布范圍（m）；nka計算深度處主動土壓力或靜止土壓力系數(shù)，參見前面公式；na集中荷載距支護結構的距離（m）；n見圖5.2.3-5所示；n土體內(nèi)摩擦角（）。n n注意注意：作用到基坑下一定深度的集中荷載計算同地面集中荷載。e）條形基礎或矩形基礎荷載n計算簡圖n計

21、算公式 當 時 與支護結構平行的條形基礎 （5.2.3-7） 與支護結構平行的矩形基礎 （5.2.3-8） n當zi在其他高度范圍時：n式中：np0分布在基礎底面的均布附加壓力（kpa），已經(jīng)扣除基礎底面處土自重壓力，由用戶交互；n1k分布在計算深度處的豎向均布附加壓力（kpa）；na基礎邊距支護結構邊的距離（m）；nb基礎底面寬度（m）；nl基礎底面長度（m）；ndh基礎埋置深度（m）。n f）放坡nf.1、一級放坡一級放坡n本規(guī)程及建筑基坑支護技術規(guī)程（jgj 120-99）中未具體規(guī)定放坡對主動土壓力影響的計算方法。推薦放坡對主動土壓力的影響采用廣州地區(qū)建筑基坑支護技術規(guī)定（gjb 02

22、-98）方法，即將放坡等效為荷載。n計算簡圖：n計算公式：n坡腳處放坡引起的土自重壓力：n（5.2.3-9）f）放坡情況下，基坑外側任意深度產(chǎn)生的豎向應力標準值1k當 時（5.2.3-10）當 時（5.2.3-10.1）當 時（5.2.3-10.2）5.2圍護結構設計-5n彈性支座的反力可由下式計算：n n （5.2.3-11） n式中 ti第i道支撐的彈性支座反力；n kbi第i道支撐彈簧剛度；n yi由前面方法計算得到的第i道支撐處的側向位移；n yoi由前面方法計算得到的第i道支撐設置之前該處的側向位移；5.2圍護結構設計-6n內(nèi)支撐剛度的取值內(nèi)支撐剛度的取值：n1）臨時鋼筋混泥土梁系支

23、撐或鋼支撐n對于采用十字交叉對撐鋼筋混泥土支撐或鋼支撐，內(nèi)支撐剛度的取值如下式所示：（5.2.3-12）式中 a支撐桿件的橫截面積； e支撐桿件材料的彈性模量； l水平支撐桿件的計算長度； s水平支撐桿件的間距；5.2-6n2）鋼筋混泥土梁板支撐體系n采用鋼筋混泥土梁板支撐體系，此時支撐剛度較大，可以認為是個不動鉸支座，但是如果地下室面積很大好幾萬平米，尺度達幾百米時還是應該計算支撐剛度，水平內(nèi)支撐剛度的計算相對簡單，由下式確定：（5.2.3-13）式中 a計算寬度內(nèi)支撐梁板的橫截面積； e支撐梁板的彈性模量； l支撐梁板的計算長度；一般取開挖寬度一半。 5.2圍護結構設計-7n地基土水平抗力

24、比例系數(shù)地基土水平抗力比例系數(shù)m的確定：的確定：n圍護結構的平面豎向彈性地基梁法的m法實質(zhì)上是從水平向受荷樁的計算方法演變而來的，因此嚴格講開挖面以下地基土的水平抗力比例系數(shù)m應以根據(jù)單樁水平荷載試驗結果按下式計算:n（5.2.3-14）5.2.7n式中 m地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（mn/m4 ）,該數(shù)值為基坑開挖面以下2（d+1）m深度內(nèi)各土層的綜合值；n hcr單樁水平臨界荷載（mn），根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范（jgj94-94）附錄e方法（jgj94-2019）附錄c方法確定；n xcr單樁水平臨界荷載對應的位移（m）；n vr樁頂位移系數(shù)，可按基坑規(guī)程表c.3.1采用（先假定m，試算）；

25、n b0計算寬度（m）,按本規(guī)程第b.0.3條計算。n ei 樁身抗彎剛度。5.2.7 樁頂位移系數(shù)vr 表 表c.3.1換算深度hd4.03.53.02.82.62.4vr2.4412.5022.7272.9053.1633.526注：表中)2 . 0(12ikikikcm當無試驗或缺少當?shù)亟?jīng)驗時，第i土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)mi可按下列經(jīng)驗公式計算：5.2.7n式中 第i土的固結不排水（快）剪內(nèi)力摩擦角標準值（度）；n 第i土的固結不排水（快）剪粘聚力標準值(pa);n 基坑底面處位移量（mm），按地區(qū)經(jīng)驗取值，無經(jīng)驗時可取10。n 各類土的各類土的m經(jīng)驗值經(jīng)驗值 表表5.2-7 地基土

26、類別淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和流塑、軟塑黏性土，e0.9粉土，松散粉細砂，松散、稍密填土可塑黏性土， e0.750.9粉土，濕陷性黃土，中密的中粗砂，密實老填土硬塑、堅硬黏性土，濕陷性黃土， e25%水泥摻量12%40006000上海市基坑工程設計規(guī)程根據(jù)上海地區(qū)的工程經(jīng)驗，對各類土建議了如表3-2所示的m值范圍，可以作為軟土地區(qū)m值的參考。5.2.7n從上述兩個規(guī)程有關m值的確定方法可以看出，不同的規(guī)范或規(guī)程得到的m值的范圍可能相差較大，因此m值的確定在很大程度上依賴于當?shù)氐墓こ探?jīng)驗。n至此：平面豎向彈性地基梁法所需的參數(shù)、荷載、邊界加上圍護結構設計本身的幾何材料參數(shù)可以算出圍護結構的變形、內(nèi)力及

27、不動鉸支座或彈性支座的反力。n回到混凝土結構設計規(guī)范gb50010-2019，圍護構件（一般指排樁、地下連續(xù)墻）設計問題可以解決回到本規(guī)程的條文上，關于圍護結構設計的一些具體規(guī)定：n5.2.8-1、2、3、4n5.2.9n5.2.10n5.2.11n5.2.125.3 豎向結構設計n看本節(jié)的第一條條款的規(guī)定n5.3.1 當設計地下結構豎向構件時，在施工與使用的不同階段應采用與其受力狀態(tài)相符的計算模型及相應的荷載值進行內(nèi)力分析和截面驗算。當存在疊合構件時，尚應考慮二次疊合施工方法對構件承載力和構件變形的影響。n5.3.2 地下結構的豎向結構構件，宜選用鋼管混凝土柱、型鋼混凝土組合柱或鋼筋混凝土柱

28、。n5.3.36條 都是一些構造要求，結合條文說明，清楚也容易理解及實行。5.4 水平結構設計n看本節(jié)的第一條條款的規(guī)定n5.4.1逆作法施工的水平結構是指與圍護結構相連的地下室樓板。由于水平構件傳遞地下室側邊的土壓力，因此要求其具有足夠的強度、剛度，并應滿足建筑各階段的功能要求。n5.4.2 地下結構樓板宜采用梁板式或格梁式，當有可靠措施時也可采用整體裝配式n5.4.3、4、5、7條 都是一些構造要求，結合條文說明也容易理解及實行。n5.4.6 采用半逆作法施工時，設計應采用考慮梁軸向變形的計算模型進行相關的內(nèi)力分析。當有疊合構件時應按疊合構件的計算原則進行相關計算。再回頭看看5.1節(jié)第6條

29、第3款的條文n5.1.6-3 支撐體系和圍護結構的內(nèi)力和變形宜采用空間作用的整體分析方法。當施工與使用階段構件的使用條件變化時，應按最不利情況驗算。n這水平和豎向結構的設計，必須按照逆作法施工與使用各階段，與逆作法圍護結構相應的工況，分別求出其內(nèi)力變形并進行構件驗算。n水平、豎向結構與圍護結構形成了一個空間的結構，每一步的求解當然應該采用5.1.6-3規(guī)定的空間的整體分析方法。n水平結構，全逆作法就是結構地下部分的梁板體系，半逆作法就只有梁系，還需要疊合；而豎向結構就基本上只有鋼骨或芯柱，都需要疊合施工及驗算的。回到5.1第5條 荷載的規(guī)定n在5.1.5條 列舉了水平的、豎向的需要考慮的荷載n

30、一般內(nèi)支撐的空間結構計算不考慮圍護結構的剛度貢獻，分析就變得相對簡單了；把圍護結構由平面豎向彈性地基梁法（m法）分析得到的鉸接或彈性支座的反力作用在內(nèi)支撐的空間結構的邊梁上，采用一般的空間作用的有限元法即可求得各支撐構件，包括豎向構件的內(nèi)力和位移。5.4-8 空間有限元內(nèi)支撐體系的分析方法n一、空間桿系-內(nèi)水平支撐只有鋼筋混凝土梁n半逆作法時內(nèi)水平支撐只有鋼筋混凝土梁，形成桿系結構的水平支撐系統(tǒng)，包括地下樓蓋梁系及圍檁（邊梁），豎向是鋼骨或芯柱，可以采用空間桿系有限元法對其內(nèi)力和變形進行分析。n此時水平支撐形成一個的封閉自平衡體系，平面復雜時，添加在圍檁上的土壓力不平衡時，會產(chǎn)生剛體位移，結構

31、分析是應該添加適當?shù)募s束，以限制整個結構的剛體位移。一般方法：在結構上施加不相交于一點的三個約束連桿，形成靜定的約束結構，保證分析得到的結果與不加約束是一致的。n采用普通空間桿系有限元程序就可以分析，采用pkpm的satwe或tat就可以分析。采用大型有限元程序當然也可以。5.4-8an在采用m法需要先確定的支撐的彈性剛度，對于復雜的內(nèi)撐體系，難于直觀利用前面介紹的公式（5.2.3-12）計算，利用空間桿系有限元程序，可以用一個簡單的方法求得：在水平支撐的圍檁上施加于圍檁垂直的單位分布荷載p=1kn/m，求得圍檁上各節(jié)點的平均位移，則彈性支座的剛度為:n(5.4.1-1)5.4-8bn二、內(nèi)水

32、平撐：梁板支撐體系n一般逆作法，都利用地下結構的梁板體系作為基坑的內(nèi)支撐，此時水平支撐體系的受力分析必須考慮梁板的共同作用，根據(jù)實際結構形式建立起，考慮圍檁、主梁、次梁、樓板和立柱（需要二次成型的鋼骨、鋼管柱或混凝土芯柱）及留出取土口或順作空間的實際的有限元模型。n一般的大型通用有限元程序如ansys、sap2000、madis、abqus等均能完成這種分析。5.4-8cn這里采用ansys舉例說明一下需要注意的事項：主體結構的主梁、次梁要采用可以考慮軸向變形的彈性梁單元（ansys中beam188號單元）。鋼筋混凝土樓板采用三維板單元（ansys中shell63號單元），該單元既有彎曲能力又

33、有膜力，可以承受平面內(nèi)的荷載和法向荷載。n在分析模型中要做耦合處理，使梁元與板元在交界面上共用節(jié)點能夠協(xié)調(diào)有效傳遞內(nèi)力，變形的協(xié)調(diào)就不一定要求。n這樣結構分析模型，除圍護墻（排樁）外，梁（圍檁）、板、柱均按照實際的尺寸、厚度建模計算。5.4-8dn有板單元參與同樣水平支撐也形成自平衡的封閉體系，平面復雜時往往四周的圍護傳來的水平荷載分布我們加上后不對稱，求解時要設置必要的邊界條件以限制模型在水平面內(nèi)的剛體運動。n有三種邊界條件處理方法：n（1）在位移較小角部設置固定支座；n（2）在模型周邊加法向彈簧，彈簧剛度難確定，需要經(jīng)驗；n（3）在模型周邊加切向彈簧，基坑邊變形切向位移比法向要小得多，此法

34、更合理。切向彈簧剛度kt有文獻提出簡單的計算方法。n（5.4.1-2）式中nb計算寬度（m）；nh計算高度（m）；nfs土與圍護間的側摩阻力（kpa），可參考灌注樁的側摩阻力取值；nd側摩阻力達到最大值時的位移（mm）。n約束的數(shù)目也需要經(jīng)驗，太少沒有效果，多了也與實際不符，水平構件計算內(nèi)力會偏小，又不安全。n沒有約束剛體位移，或約束少了，會出現(xiàn)在圍檁上加上的土壓力，不平衡部分轉由立柱來承受，這也不合理。5.4.8-2n逆作法設計與普通基坑支護設計很大的不同在于，一是一般沒有拆支撐的工況，二就是立柱(豎向構件)的疊合設計。立柱要承受水平支撐的重量，挖土運土的重量，有時還要承受同時施工的上部結構

35、的幾層的重量。立柱的內(nèi)力必須求解清楚，梁板水平構件承受面內(nèi)、面外雙向的荷載，也要分析清楚。面內(nèi)荷載同一般基坑一樣，m法求得的支座反力，均勻反作用在圍檁上即為維護結構傳來的水平荷載。n所以規(guī)程強調(diào)：5.1.6-3 空間整體分析的方法。n非逆作法設計時，往往只要做水平支撐的平面內(nèi)分析，就可以達到工程需要。5.4.9三維“m”法簡介n三維“m”法繼承平面分析的思路，原理簡單明確，克服了傳統(tǒng)平面豎向彈性地基梁法計算模型過于簡單，并且需要將圍護結構與支撐體系分開計算的缺點。n建立起支護結構的三維有限元模型，內(nèi)支撐也根據(jù)實際的構件尺寸建立梁、板、柱有限元模型，反映真實的內(nèi)支撐剛度，可以直接計算出圍護與支撐

36、結構在各個開挖施工工況下的位移、內(nèi)力。n對于空間效應強的擋土結構（如圓筒型），三維“m”法有更大的優(yōu)質(zhì)與必要性。n三維“m”思路延續(xù)平面“m”，其參數(shù)選取已經(jīng)有相當?shù)慕?jīng)驗。5.4.10考慮土與結構共同作用的三維有限元分析法n平面及三維“m”法均沒有考慮土與結構的共同作用，因而無法評價基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。n三維連續(xù)介質(zhì)有限元法 考慮土與結構的共同作用三維連續(xù)介質(zhì)有限元法分析應力包括全部六個分量，土體需要三維六面體單元，圍護墻及樓板采用板單元，立柱、梁采用三維梁單元來模擬。在分析中想要得到較好的結果需考慮圍護結構與土體的接觸問題，并采用彈塑性土體本構關系。5.5 地基基礎設計n條文5.5.1

37、n條文5.5.2n條文5.5.3n條文5.5.4n5.5.5 當結構地基采用天然地基時，施工階段采用的柱下支承樁在使用階段可不考慮其作用。n5.5.6 多樁基礎，并在計算各樁頂反力、筏板或承臺內(nèi)力時，不宜考慮逆作施工期間柱下樁的支承作用。n條文5.5.7n條文5.5.85.6 節(jié)點設計及構造n5.6.1 節(jié)點設計應符合下列規(guī)定：n 1 圍護結構與地下結構的水平構件連接接頭可采用剛性接頭、鉸接接頭和不完全剛性接頭等形式。另外兩種柔性接頭做法，下圖6.6.3-1a剛性接頭做法n2 當有防水要求時，節(jié)點的設計應滿足防水要求。n 1）外圍護結構和地下連續(xù)墻墻身的防水以及施工段接縫防水設計；密排樁樁間的

38、防水設計。n 2）外圍護結構與基礎底板接縫處的防水。n 3）豎向結構在底板位置的防水。n 4）水平結構在外圍護結構上連接節(jié)點的防水。5.6.1 節(jié)點設計應符合下列規(guī)定-2：n3 當?shù)叵逻B續(xù)墻僅作為圍護結構時，槽段接頭可采用柔性接頭；當?shù)叵逻B續(xù)墻作為主體結構的一部分時，槽段接頭應采用剛性接頭。n4 當采用鋼管、型鋼或鋼管混凝土支承柱時，支承柱與地下結構的水平構件連接接頭除應符合本節(jié)規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行標準鋼結構設計規(guī)范gb50017、型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程jgj138的相關規(guī)定。5.6.2 節(jié)點構造應符合下列規(guī)定：n1 地下結構的水平構件與地下連續(xù)墻的接頭應符合下列規(guī)定：n 1）當板與地下連續(xù)墻的連接采用剛性接頭時，可采用在連續(xù)墻中預埋鋼筋或采用