最全的抗浮設計

1、有關抗浮設計的專題整理有關抗浮設計的專題整理目錄目錄一、概述一、概述二、整體抗浮設計二、整體抗浮設計三、局部抗浮設計三、局部抗浮設計四、抗浮錨桿的設計四、抗浮錨桿的設計五、施工階段的抗浮設計五、施工階段的抗浮設計一、概述一、概述 根據(jù)根據(jù)地規(guī)地規(guī)3.0.23.0.2第第6 6條：建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，尚條：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。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)階段設計過程抗浮設計應根據(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)報告中經(jīng)常會遇到地質(zhì)

2、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(jié)論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(jié)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∷皇欠褚恢?，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。有時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階段的抗浮抗浮設計從設計階段來界定可分為施工階段的抗浮設計和使用階段的抗浮設計設計從設計步驟上可分為整體抗浮設計和局部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二、整體抗浮設計二、整體抗浮設計1、整體

3、抗浮設計應符合、整體抗浮設計應符合地規(guī)地規(guī)5.4.3 Gk/Nw,kKw式中：式中：Gk建筑物自重及壓重之和建筑物自重及壓重之和 Nw,k浮力作用值浮力作用值 Kw抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取1.05. 下面以地下車庫為例，對式下面以地下車庫為例，對式5.4.3進行分析進行分析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。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

4、土自重，車庫筏板或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。者防水板的自重。這里有三點需要注意（這里有三點需要注意（1）在計算結(jié)構自重時，對自重變異較大的材料和構）在計算結(jié)構自重時，對自重變異較大的材料和構件，自重標準值應取下限值件，自重標準值應取下限值 二、整體抗浮計算（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）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）地下室頂板的覆土容重，位于地下水位以下，取浮容

5、重，位于地下水位以上根據(jù)壓實程度取位以上根據(jù)壓實程度取1617 以下根據(jù)水位于車庫的三種標高關系分別推算以下根據(jù)水位于車庫的三種標高關系分別推算二、整體抗浮計算Gk=Gk1+sh2 Nw,k=whw 二、整體抗浮計算 Gk=Gk1+wh21+sh21+sh22 =Gk1+sh2 Nw,k=whw 二、整體抗浮計算Gk=Gk1+wh2+sh2+wh3 =Gk1+sh2+wh3Nw,k=whw =w(h1 +h2) +wh3Gk=Gk1+sh2 Nw,k=w(h1 +h2)但局部抗浮設計不適用2 2、若整體不滿足設計要求時，通常有三種處理方式、若整體不滿足設計要求時，通常有三種處理方式 增加壓重、

6、采用抗浮錨桿、采用抗拔樁增加壓重、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）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。其優(yōu)點是地下室底板局部抗浮受力減小從而選地下室底板壓重方案。其優(yōu)點是地

7、下室底板局部抗浮受力減小從而節(jié)省結(jié)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節(jié)省結(jié)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。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）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)點是減少爆破開挖及回填量、豎向構件長（多層地下室同理），其優(yōu)點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(jié)構造度不受影響；缺點是底板，頂板均比底板壓重方案增加受力及結(jié)構造價（豎向構件可能也會增加造價價（豎向構件可

8、能也會增加造價）二、整體抗浮設計二、整體抗浮設計三、局部抗浮設計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、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時，局、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時，局部抗浮設計應包含以下內(nèi)容：部抗浮設計應包含以下內(nèi)容： 1）荷載確定：基底標高浮力）荷載確定：基底標高浮力-底板及其上覆土自重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，自重的分項系數(shù)取的分項系數(shù)取

9、1.0 裂縫計算時取標準值裂縫計算時取標準值 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）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。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）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。形式均需滿足無梁樓蓋的構造要求。三、局部抗浮設計1、局部抗浮設計（以如下布局為例進行計算）、局部抗浮設計（以如下布局為例進行計算） 三、局部抗浮設計三、局部抗浮設

10、計1、首先驗算整體抗浮是否滿足、首先驗算整體抗浮是否滿足水浮力：水浮力：F=（4.2+0.5+0.4）x10=51覆土折算荷載覆土折算荷載:（1.7+0.5）x16=35.2頂板底板折算荷載頂板底板折算荷載：（：（0.25+0.4）X25=16.25頂板主次梁折算荷載：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：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整體抗浮滿足設計要求2、局部抗浮設計、局部抗浮設計三、局部抗浮設計2、局部抗浮設計

11、、局部抗浮設計（柱距（柱距8.1X8.1）柱帽在計算彎矩方向的有效寬度柱帽在計算彎矩方向的有效寬度三、局部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，然后按照計值，然后按照全國民用建筑設計技術措施全國民用建筑設計技術措施/結(jié)構結(jié)構/混凝土結(jié)構混凝土結(jié)構表表9.2.4確定確定柱上板帶和跨中板帶的彎矩設計值柱上板帶和跨中板帶的彎矩設計值對對X方向板的總彎矩設計值，按下式計算：方向板的總彎矩設計值，按下式計算： Mx=qly(lx-2C/3)2/8對對Y方向板的總彎矩設計值，按照下式計算

12、：方向板的總彎矩設計值，按照下式計算： My=qlx(ly-2C/3)2/8式中式中 q垂直荷載設計值垂直荷載設計值 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效寬度，見上圖柱帽在計算彎矩方向的有效寬度，見上圖兩個方向的總彎矩計算完成后，按照表兩個方向的總彎矩計算完成后，按照表9.2.4進行分配進行分配三、局部抗浮設計 表表9.2.4三、局部抗浮設計按照表按照表9.2.4進行分配結(jié)束后，根據(jù)承載力及裂縫計算公式進行計算，以上圖計算為進行分配結(jié)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。例。1.承載力計

13、算：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)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

14、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，下部鋼筋支座處20200附加20200（15712=3142mm2） Y方向防水板配筋同X方向。三、局部抗浮設計2.裂縫計算：裂縫計算： 根據(jù)混凝土結(jié)構設計規(guī)范7.1.1-3，Wmax Wlim由混凝土結(jié)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=3

15、3x8.1x(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=1571/（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=1.9x0.7x2

16、22.8/(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，防水板配筋滿足承載力計算和裂縫計算的要求。四、抗浮錨桿設計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時，局部抗浮設計應符合以下要求：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

17、度應滿足抗?jié)B等級、錨桿錨固等要求。防水板配筋按構造要求設置，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GB50330-2013 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四、抗浮錨桿設計8.2.2 錨桿鋼筋截面面積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（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

18、值。 表表8.2.2 錨桿桿體抗拉安全系數(shù)錨桿桿體抗拉安全系數(shù) yakbsfNKA iiyfsAibK四、抗浮錨桿設計8.2.3 錨桿錨固體與巖土層間的長度應滿足下式的要求： （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（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(jié)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）。 表表8.2.3-1 巖土錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)巖土錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)rbkakafDKNlal四、抗浮錨桿設計注：1 適

19、用于注漿強度等級為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(jié)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， 表表8.2.3-2 巖體與錨固體極限粘結(jié)強度標準值巖體與錨固體極限粘結(jié)強度標準值四、抗浮錨桿設計注：1 適用于注漿強度等級為M30； 2 僅適用于初步設計，施工時應通過試驗檢測； 表表8.2.3-3 土體與錨固體極限粘結(jié)強度標準值土體與錨固體極限粘結(jié)強度標準值四、抗浮錨桿設計8.

20、2.4 錨桿桿體與錨固砂漿間的長度應滿足下式的要求： （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(jié)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。 表表8.2.4 鋼筋、鋼絞線與水泥砂漿之間的粘結(jié)強度設計值鋼筋、鋼絞線與水泥砂漿之間的粘結(jié)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(jié)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(jié)強度應乘0.70折減系數(shù)； 3 成束鋼筋的根數(shù)不應超過3根，鋼筋截面總面積不應超過錨孔面積的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四、抗浮錨桿設計錨桿計算實例錨桿計算實例水頭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：6.3X