带地下室的建筑就好比一艘船。地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不被破坏,因此,地下室的抗浮设计必须进行整体抗浮和局部抗浮验算。 为防止地下室整体上浮,我们通常采用三类做法:“压”、“拉”和“压拉并举”。 “压”就是利用建筑的自重(包括结构自重、建筑装修、上部或四周覆土等,不含楼面活荷载)平衡地下室水的总浮力。 “拉”就是设置抗拉桩、锚杆等,强制拉住建筑防止上浮。 “压拉并举”就是利用建筑自重不能满足抗浮要求时增加“拉”的做法,即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。
带地下室的建筑就好比一艘船。地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不被破坏,因此,地下室的抗浮设计必须进行整体抗浮和局部抗浮验算。
为防止地下室整体上浮,我们通常采用三类做法:“压”、“拉”和“压拉并举”。
“压”就是利用建筑的自重(包括结构自重、建筑装修、上部或四周覆土等,不含楼面活荷载)平衡地下室水的总浮力。
“拉”就是设置抗拉桩、锚杆等,强制拉住建筑防止上浮。
“压拉并举”就是利用建筑自重不能满足抗浮要求时增加“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,除了对梁、板、墙、柱结构构件的强度、变形和裂缝验算外,还必须进行抗浮验算,保证压力或拉力大于水的上浮力,即满足静力平衡条件。
抗浮验算中,应分别进行整体和局部抗浮验算。特别是对于大面积地下室,其上部建有多栋高层和低层建筑,建筑自重不均匀,当上部为高层或恒荷载较大时,该范围的压重较大,而上部没有建筑或建筑层数不多的范围,压重可能不能平衡水浮力的作用,因此应进行分区、分块的局部抗浮验算。
然而,有些设计人员只对地下室底板的梁、板、墙在地下水浮力荷载作用下的进行强度、变形和裂缝计算,而缺失地下室的抗浮设计意识。虽然在一些无地下水的工程中未发生工程事故,但当有地下水作用的工程,地下水会给地下室结构带来严重破坏,且难以进行复原处理。
《抗浮技术标准》JGJ?476-2019重点条文分析
第3.0.1条抗浮工程设计等级划分
1、新规对抗浮的安全系数与抗浮工程设计等级直接挂钩,故合理确定建筑抗浮工程设计等级极其重要。
2、应仔细解读勘察报告,对场地水文地质情况充分了解,来判定场地复杂情况。
3、建筑地基基础规范规定地基基础设计等级为甲级的工程,按本规范要求,其抗浮工程设计等级也要按甲级,故对于一般整体大底盘地下室项目,对地基基础的设计等级的确定应更加审慎。
核心问题:“体型复杂、层数相差超过10层的高低连成一体建筑物”审图一般从严控制(地库与主楼高差超过10层就会定义为地基基础设计等级为甲级),前期应加强沟通。
第3.0.3条抗浮稳定的安全系数
1、新规对抗浮稳定的安全系数较老规范统一按1.05取值有较大改动,改为与抗浮工程设计等级关联。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.3条规定,抗浮稳定安全系数Kw一般情况下取1.05,相当于《建筑工程抗浮技术标准》乙级工程、使用期的抗浮稳定安全系数。
2、众多抗浮稳定性不足引发的工程事故中,大部分发生在施工期间,因此强调按“施工期”和“使用期”两个阶段内最不利组合工况进行分析。
3、施工期可采用临时性抗浮措施,也可采取在施工期和使用期全过程发挥作用的抗浮措施。
抗浮稳定性:是指建筑工程范围内在抗浮设防水位条件下抗浮总荷载与总浮力的比较。
第3.0.4条为强制性条文
要求建筑抗浮工程必须满足以下3方面的要求:(1)抗浮稳定;(2)承载力、变形及抗浮设施的有效性;(3)耐久性。
第3.0.8条规定了两类极限状态的设计要求
1、按承载能力极限状态设计:承载能力、锚固、整体及局部稳定、不适于继续承载的变形;
2、按正常使用极限状态设计:正常使用所规定的变形限值、达到耐久性要求的某项限值。
第3.0.9条规定了抗浮设计应采用的荷载组合及抗力
具体内容可归纳为下表:
第3.1.10条规定了抗浮设计的具体内容
第5.1.2条规定了分区确定设防水位的原则
适用于地下水位或基础标高差异较大的情况。
第6.1.1条规定了计算水压力组合值
需要考虑的3种情况:
(1)静水压力;
(2)承压水压力;
(3)渗流产生的压力差。
第6.1.2条规定了抗浮稳定验算的分区原则
第6.1.3条规定了抗浮稳定验算的评判准则
大于等于抗浮稳定安全系数Kw时,抗浮稳定满足要求。
第6.3.7条规定了抗浮力的组合系数
1、一般情况下,表6.3.7列出的抗浮力都对抗浮有利。
2、以乙级为例,固定设备的组合系数一般为0.95,填充墙的组合系数一般为0.9。
第6.4.1~6.4.3条为抗浮稳定系数Kw的计算方法,适用于3种计算区域划分方法。Kw的计算公式与《地基规范》第5.4.3条原理一致,即:Kw=G/Nw,G为总抗浮力,Nw为总浮力。
第6.4.1条的计算区域划分方法
底板为刚性,上部荷载不同分布区结构刚性连接,不考虑荷载较小区域、抗震缝、变形缝等。
第6.4.2条的计算区域划分方法
底板为刚性,考虑沉降缝、施工后浇带。
第6.4.3条的计算区域划分方法
按底板有限刚度、基础形式分区,各区底板分别为刚性。
第7.1.8条规定了抗浮设计的结构重要性系数
甲、乙、丙级分别为1.10、1.05、1.00。
第7.2.4条、第7.3.3条、第7.3.4条、第7.3.5条、第7.4.1条规定了不同抗浮方法的稳定要求
整理成表格形式,如下所示。
第7.5.4条~第7.5.8条为抗浮锚杆设计内容
1、对抗浮设计等级为甲级及乙级的项目,预应力锚杆对变形控制更有利。
2、预制桩宜选用预应力混凝土桩,故其混凝土强度等级定为不应小于C60。
知识点:《建筑工程抗浮技术标准》重点条文分析