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谈纯地库结构抗浮验算及抗拔桩设计经验

作者：来源：日期：2019/12/17 10:48:31人气：4290

1工程概况

以某商业区的纯地下车库设计为例,该地库为已审批的地下3层,地势平坦。三层连通。抗浮水位为0。00,覆盖在上面的土厚为1。4 m,基础筏板底标高为- 18。7 m,因小区人口密度较大。四周密集。经过论证纯地库桩基的设计如下。

2计算过程

2。1地库抗浮的验算

采用熟知的PMCAD对该地库进行建模,3层地下室,参人恒。载输人实际值,2层、3层活载荷输人0,首层标准层取值活载为。157。活载分项系数的取值为1。 05 ,进行初步结构模型建模。若出现负的轴力值。采取使用抗拔桩配置。数量选取根据式子“绝对轴力值/单桩抗拔承载力特征值"确定。轴力出现的是正值,只配置抗压桩。具体计算为运用水浮力水头作用高度为4。15 +0。1 +0。5=4。75 m,水压力为4。75x10=47。5 kPa;底板自重为0。2 x10+0。5x25=14。5 kPa。 PKPM模型输人恒载为47。5 - 14。5 =33 kPa。取混凝土容重为0。计算模型完成后读出结构柱底恒荷载F_。荷载计算。1。2 m土重:0。5x16+0。7x11 =15。7 kPa,结。构自重软件自动考虑。计算模型完成后读出结构柱底恒荷载F。F。-F即为所需抗浮力。

2。2 桩计算

要对每个单桩分别进行承载力计算和竖向抗拔桩承载力估算,。以8 m单桩进行说明。

2。2。1 承载力计算

1)设计资料。

首先进行基桩设计参数。成桩工艺:混凝土预制桩;承载力设计参数取值:人工填写;孔口标高-1。65 m,桩顶标高-1。65 m,桩身截面边长:b=0。35 m,桩身长度:1=8。00 m。

2)岩土设计参数。

主要涉及土层种类辨别，土层厚度、层底埋深、极限侧阻力、极限端阻力相关数据的确定。

  2。2。2 单桩竖向抗拔承载力估算

主要是对上述土层的确定的参数来确定桩身周长u。桩端面积A,;单桩竖向抗拔承载力估算。即:根据桩基规范按下式计算:Qu=Qs +Q2。

  3设计过程解读与经验分析

3。1 做好地下室的抗浮验算分析

近几年房地产业用地商业地段土地稀缺，高层建筑越来越多,出现好的解决人口密度带来的车辆问题,提高土地利用率,地下车库的设计均为多层结构,当因地下水位高。出现浮力大的时候,现行规范中没有要求进行抗浮验算。因此很多设计都省略了，这留下很大隐患,认为此处应根据JGJ 72- -2004 高层建筑岩土工程勘察规程规定,进行合理验算,具体做法如下: 1)对地库处的水位进行长期观测,抗浮设防水位采用记录的最高水位。若没能长期观测数值,根据设计场地的自然地理特征、地下管道铺设。地下水补给等综合考虑确定。2)出现承压水并且与潜水有水力联系，此时。必须考虑实际出现的承压水水位及抗浮设防水位受此产生的影响。3)若考虑的仅仅是该地库施工期间的抗浮设防,设防水位应取一个水文年中最高的测量值。

  3。2 地下水类型及产生浮力的条件应力状态

地下水一般有三种类型，不同类型渗透能力不同，所以设计计算前要弄清楚水的类型,- -般地下水有:上层滞水、潜水、承压水，不同的类型的水,状态不同。不同工程地下水存在状态不同，受力也不同。与地下土粒结实的粘结在- -起,不能自由移动及传递压力的是结合水,计算时不考虑浮力的存在;在土粒影响范围以外有溶解传递静力压力的称作自由水。工程地段存有重力水则为自由水,因重力作用会产生浮力,需要考虑。在实际过程中，这也有两种情况。--种是地下室底板下的重力水水位高于该地下室的底板,此时才会产生浮力;另一种是地下水位处于地下室底板以下或上层滞水水位较高,这不会产生浮力。建筑结构成形后能够保持平衡,通常是通过地下室将载荷产生作用到地基土上的力与地基土产生的反力来保持整个物体的平衡,即结构荷载=基底反力。若因为车库地下水位产生浮力。根据式子荷载=基底反力+浮力,为保持平衡,地基反力变小,浮力与地基反力正好反向,浮力大反力就小，反之亦然。当车库地下水产生的浮力小于建筑物的结构荷载时,这时的结构抗浮是满足要求。但是，若浮力不断增长,产生的力大于结构荷载时,此时基底反力等于零,结构抗浮不能满足平衡要求。必须考虑采取其他措施来保持上式的平衡。

  3。3 高层地库结构的抗浮验算及基本原则

城市高层结构一般都是裙带结构,周围有很多较低的建筑物与其连接在一起。作为整体进行验算时,通常出现高层结构载荷大,周围较低结构载荷小，高层的基地反力有- -定的数值,较低结构基地反力为零甚至朝上的多余浮力的现象。这种情况若较低的裙房呈不对称设计。整个结构体的抗倾震验算也是设计过程需要验算重点。不仅需要验算整体抗浮。还要验算作为裙带结构的局部抗浮效果,因为- 。旦有浮力,低层结构体的地下车库的受力情况会发生较大变化。跨度也会变大,有可能还会成为悬臂结构，对整个高层结构地下车库的设计影响很大。因此。局部抗浮不能忽略。如果工程的地下地质属于不透水层,用的不透水土进行周边填土，也没有场地积水现象,不考虑水的浮力。在选取最高水位的时候要按照以下原则:有长期水文观测资料或历史水位记录时,浮力的计算可取历史最高水位。没有就采用中水期最高稳定水位:若现场有承压水与潜水之间的水力作用。应该按照二者混合的最高水位计算;没有承压水及移动水压力情况下,按经验最。高水位取值在地下室顶板面标高以下较为科学。

设计过程若遇到- - 些特殊情况的浮力呈现,这时候对一。些可能产生明显水头差的场地上的地下室,要综合考虑地下室底板受地下水渗流而产生作用于地下室底板的非均称载荷的影响。若受到的是稳定地下水位作用,此时浮力按静水压力计算。若是临时高水位作用而产生的浮力。在粘性土地基中进行验算过程中可适当折减。折减系数由勘察部I]提出。

  3。4 设计过程中相关的系数取值分析

1)抗浮稳定验算有关取值分析。重力系数取值,按经验积累取地库结构自重及覆在顶板上有效土重的标准值乘以分项系数0。9。水浮力的分项系数及浮托力值分别取为1。0和10 kN/m' xh。 x1。0,h。代表地下室顶板标高至底板底标高的有效高度:计算底板混凝土构件承载力时。水浮力的分项系数及浮托力值分别取为1。35和10 kN/m' xho, x1。 35。h_,是指室外场地整平标高至地下室底板底标高的高度。

2)进行单桩抗拔计算系数取值。桩侧表面抗拔侧阻力=抗拔压侧阻力x抗拔系数λ。抗拔系数λ的取值参见国标规定的数值选取;L/d <20时,L为桩长,d为桩径。A取较小值，抗拔桩配筋按国标轴心受拉构件验算裂缝宽度不大于0。2 mm。

4结语

设计过程中,如果遇到地下室的抗浮验算不满足要求,应采取相应的措施,来保证建筑物的安全及施工安全,这些措施要符合工程实际,又要经济便于施工。一般我们会采取以下措施，当地下室四周用不透水土回填的,持力层为不透水层的,不用考虑浮力;增加上部覆土厚度平衡浮力,若地下室上部不允许增厚可采取压重措施。在上述方式不能满足的时候，采取加大地下室底板的挑出长度。加抗浮桩或锚杆等,长度增加需进行复核地基梁的受力变化,加桩或锚杆要验算结构受力和变形情况。

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