最全的抗浮設(shè)計(jì)

有關(guān)抗浮設(shè)計(jì)的專(zhuān)題整理目錄一、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)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?？垢≡O(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?？垢≡O(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)和局部抗浮設(shè)計(jì)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)》5.4.3Gk/Nw,k≥Kw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

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16~17

以下根據(jù)水位于車(chē)庫(kù)的三種標(biāo)高關(guān)系分別推算二、整體抗浮計(jì)算Gk=Gk1+γs×h2Nw,k=γw×hw

二、整體抗浮計(jì)算Gk=Gk1+γw×h21+γs’×h21+γs×h22=Gk1+γs×h2Nw,k=γw×hw

二、整體抗浮計(jì)算Gk=Gk1+γw×h2+γs’×h2+γw×h3=Gk1+γs×h2+γw×h3Nw,k=γw×hw

=γw×(h1+h2)+γw×h3Gk=Gk1+γs×h2Nw,k=γw×(h1+h2)但局部抗浮設(shè)計(jì)不適用2、若整體不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，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(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)（豎向構(gòu)件可能也會(huì)增加造價(jià)）二、整體抗浮設(shè)計(jì)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。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）

三、局部抗浮設(shè)計(jì)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=55.855.8/1.05=53.1＞51整體抗浮滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求2、局部抗浮設(shè)計(jì)三、局部抗浮設(shè)計(jì)2、局部抗浮設(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

lxly---等代框架梁的計(jì)算跨度，即柱中心線(xiàn)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)行分配三、局部抗浮設(shè)計(jì)表9.2.4三、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=1.35×51-（0.5×16+0.4×25）=50.85KN/m2總彎矩：Mx=qly(lx-2C/3)2/8=49.85×8.1×（8.1-2×1.2/3）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)=0.5×2743.7/4.05=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20@200（1571mm2），雙向設(shè)置，下部鋼筋支座處20@200附加20@200（1571×2=3142mm2）Y方向防水板配筋同X方向。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=αψζ/Es（1.9Cs+0.08deq/ρte）Ψ=1.1-0.65×ftk/(ρteσs）Ρte=（As+Ap)/Ate防水板為受彎構(gòu)件，故α=1.9X方向：q=51-（0.5×16+0.4×25）=33KN/m2M=33x8.1x(8.1-2x1.2/3)2/8=1781KNm2跨中：取Cs=20M正=0.26x1781/4.05=114.4KN.mσs

=M/(0.87Xh0XAs)=114.4x106/（0.87x370x1571）=219.1ρte=As/Ate=1571/（0.5x400x1000）=0.0079<0.01,取0.01Ψ=1.1-0.65x2.2/（0.01x219.1）=0.45Wmax=1.9x0.45x219.1/（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）三、局部抗浮設(shè)計(jì)M=0.5x1726.6/4.05=213.2KN.mσs=M/(0.87Xh0XAs)=213.2x106/（0.87x350x3142）=222.8ρte=As/Ate=3142/（0.5x400x1000）=0.016>0.01Ψ=1.1-0.65x2.2/（0.016x222.8）=0.7Wmax=1.9x0.7x222.8/(2x105)x(1.9x30+0.08x20/0.016)=0.26>Wlim=0.2（《混規(guī)》表3.4.5）同理計(jì)算下部鋼筋需22@200支座附加22@200，Wmax=0.20Y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。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/Kw2)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?jié)B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