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一、 前言
近幾年來,由于地下水的作用造成一些工程事故,在施工過程中,出現整體上浮現象、上部結構梁、板、柱產生大量裂縫等工程問題,造成了財產的損失,因此針對中馳項目地下水位高的現狀,及半地下車庫本身特點,選取適當基礎形式及措施保障其結構安全、適用。
二、 抗浮設計中的基本概念
在設計中對地下水的作用認識不足,抗浮的基本概念不夠清晰,常有下列情況:
1) 重視地下室梁、板、柱、墻的結構構件設計,忽略整體抗浮驗算分析,認為自重很大的地下室不可能會上浮。
2) 地下室底板裂縫、漏水。把實質上因為地下水的作用遠大于設計荷載的問題,錯判斷為溫度應力作用、砼施工質量等問題。
針對上述原因應對地下室進行整體抗浮和局部抗浮驗算。
為防止地下室整體上浮有兩種常用做法:一、利用建筑物自重平衡地下水的總浮力,其中自重包括結構及建筑裝修、覆土但不包括活荷載。二、利用樁或錨桿來抵抗地下水的浮力。無論采用哪種方法都必須保證總的向下力大于水的總浮力。即∑Y=0.
由于中馳半地下車庫(以下簡稱車庫)上部為景觀種植土部分(景觀要求至少600mm種植土),車庫內部還需400mm覆土滿足排水溝埋置,基于以上優勢所以車庫選取第一種方式平衡地下水的總浮力。
三、 地下室抗浮水位的確定
地下室抗浮水位是一個十分復雜的問題,地質場地土層差異性,場地土內地下水復雜多變性,給地下室抗浮水位的確定帶來了較大困難,然而抗浮水位又是地下室抗浮設計中一個重要的參數。
如何做到既安全又合理的確定其抗浮水位?勘察、設計人員應遵照《巖土工程勘察規范》(GB50021)及《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72)的相關規定進行勘察和分析。其中,根據《高層建筑巖土工程勘察規程》第8.6.2條,場地地下水抗浮設防水位的綜合確定宜符合下列規定:
1)當有長期水位觀測資料時,場地抗浮水位可用實測最高水位,無長期水位觀測資料時,應按勘察勘察期間實測最高水位并結合場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。
2)場地有承壓水且與潛水有水力聯系時,應實測承壓水位并考慮其對抗浮設防水位的影響。
3)只考慮施工期間的抗浮設防時,抗浮設防水位可按一個水文年的最高水位確定。
此外,設計人員對于下列一些特殊情況還應進行必要的分析和論證:一是地下水賦存條件復雜、變化幅度大、區域性補給和排泄條件可能有較大改動或工程需要時,應進行專門論證;二是對于斜坡地段的地下室或可能產生明顯水頭差的場地上的地下室進行抗浮設計時,應考慮地下水滲流在地下室底板產生的非均布荷載對地下室結構的影響,不要籠統的采用勘察報告所提供的遠高于室外地坪的地下室抗浮水位來進行設計。三是在有水頭壓差的江、河岸邊,且存在濾水層,應按設計期的最高洪水位來確定其抗浮水位。
本車庫抗浮水位已給,并不符合上述的特殊情況。
四、抗浮驗算參數
在抗浮驗算當中,永久荷載的效應對結構是有利的,因此現行的《建筑結構荷載規范》規定荷載分項系數小于1.0,也可以按照安全系數法進行驗算:S——地下水對地下室的浮力標準值;G——結構自身重量及上部永久荷載標準值之合;K——抗浮安全系數,可取1.05。
五、抗浮措施
1) 增加自重。當K>1.05時,假如安全系數剛剛超越限值,能夠采取增加自重的辦法來抵抗浮力。
2)設置抗拔樁、抗浮錨桿:這里著重引見一下抗浮錨桿的布置。抗浮力與水浮力均衡計算可分紅兩種區域:柱、墻、梁影響區域和純底板抵御區域。純底板抵御區域的計算辦法應是抗浮錨桿設計承載力除以每平方米水浮力(減去每平米底板自重),得到抗浮錨桿的受力面積;而柱、墻、梁影響區域應充沛應用上部建筑自重停止抗浮,驗算傳送的上部建筑自重是否能均衡該區域的水浮力,此外,還應驗算在水浮力作用下梁強度和裂痕滿足請求。
六、工程實例
1)項目名稱:中馳·國際城車庫;2)建筑使用功能:半地下車庫;3)設計使用年限:50年;4)建筑結構形式:框架;5)抗震設防烈度:六度;6)建筑總高:3.200m;7) 建筑面積:1007.98平方米;8)基礎形式:筏板。
根據建筑提出條件,經計算本建筑永久荷載為2084.317噸(即20843.17kN),總浮力為16324 kN,所以采用自重平衡浮力。
七、結語
本文結合中馳車庫實例簡單介紹了有關地下室抗浮的問題,旨在提醒大家注意地下水對結構的影響,并在設計中予以重視。
參考文獻:
[1]《建筑結構荷載規范(2006版)》(GB 50009-2001).北京:中國建筑工業出版社,2006.
[2]《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007-2002).北京:中國建筑工業出版社,2002.