20108-25讲座-锚杆及抗水板等

1、一、地震峰值加速度和剪重比等关系的问题地震震级：代表地震本身的强弱，只同震源发出的地震波能量有关。地震烈度：是表示地面及房屋等建筑物遭受地震影响破坏的程度。影响烈度高低的因素有震级、离震源的远近、建筑物的类型、地表的状况还有地层结构等等。同一地震发生后，不同地区受地震影响的破坏程度不同，地震烈度也不同。判断烈度的大小，是根据人的感觉、家具及物品振动情况、房屋及建筑物受破坏的程度，以及地面出现的破坏现象等。通常，距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。我国将地震烈度分为12度，小于3度，人无感觉，只有仪器能记录到；大于9度，会对地震建筑物造成毁灭性的破坏。设防烈度：按国家

2、规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况下取50年内超越概率10%的地震烈度（摘自抗规中术语第2.1.1条）。影响烈度的因素也很多，加速度峰值也只是因素之一，但二者其实并不具有实质上的一一对应关系。目前规范的规定是一一对应的，应该是为了便于设计（有些国家的抗震设计规范规定了与地震烈度相应的地震加速度，但各国的取值不一）。地震分组：之前用的是近震，远震，后来规范改成了第一组，第二组，第三组，但是意义也是一样的，第一组就相当于是近震，第二组相当于远震，第三组是超远震。当建筑物的自振周期一样的情况下，震中区发生地震，地震波向各个方向传播，由于土的滤波作用，传到远处的地震波周期就会比

3、较长；这样地震波带动土，使土震动，建筑物一般周期也比较大（比特征周期T0大），这样就会造成共振现象，如果建筑物都在同一组的情况下，那么震中发生地震距离震中越远所受到的破坏也就越大了。类别设计地震赢、I0IinmN第一组0.20。250.350.450.65第二组0+25Q30Q如0.55675第三组0.300.350.450.65d90aII电）0OJT.6.0提高抗震等级不影响周期文件和位移文件，只影响构件配筋。修改周期折减系数，不影响周期大小，但影响剪重比大小和地震力大小，也会影响位移角等参数。楼层位移比一一规定水平地震力作用下，考虑偶然偏心（不考虑双向地震）。层间位移角一一不考虑偶然偏心

4、，不考虑双向地震。双向地震作用一一本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断，一般当位移比大于1.20时应该考虑。连梁刚度折减：仅在计算地震作用时进行折减，设防烈度低时可少折减一些（6、7度时可取0.7）,设防烈度高时可多折减一些（8、9度时可取0.5,大震时可取0.3）,折减系数不宜小于0.5。对重力荷载、风荷载计算时不宜考虑连梁刚度折减（高规第5.2.1条）。计算地震内力时连梁刚度可折减，计算位移时，连梁刚度可不折减（抗规第6.2.13条）。连梁（以剪切变形为主的构件即为连梁）刚度折减，框架梁（以弯曲变形为主的构件即为框架

5、梁）刚度放大，故连梁的两种建模处理形式会造成计算参数的差别。一、旧的抗规的规定1、抗规表5.1.2-2时程分析时输入地震加速度的最大值（cm/s2）设防烈度6度7度8度9度多遇地震1835(55)70(110)140设防地震500.05g100(150)0.10g(0.15g)200(300)0.20g(0.30g)4000.40g罕遇地震125220(310)400(510)6202、抗规表5.1.4-1水平地震影响系数最大值amax地震影响6度7度8度9度多遇地震0.0418*2.25/g=0.040.08(0.12)35*2.25/g=0.0855*2.25/g内0.120.16(0.2

6、4)70*2.25/g=0.16110*2.25/g"0.240.32140*2.25/g=0.32设防地震0.120.23(0.34)P0.45(0.68)0.90罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.403、抗规表5.2.5楼层最小地震剪力系数值（剪重比）类别6度7度8度9度扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构0.0080.04*0.2=0.0080.016(0.024)0.08*0.2=0.0160.032(0.048)0.16*0.2=0.0320.0640.32*0.2=0.0640.12*0.2=0.0240.24*0.2=0.048基本周期大于

7、5.0s的结构0.0060.04*0.15=0.0060.012(0.018)0.08*0.15=0.0120.12*0.15=0.0180.024(0.036)0.16*0.15=0.0240.24*0.15=0.0360.0640.32*0.15=0.048注：1.基本周期介于3.5s和5s之间的结构，按插值法取值；2.括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。为了保证结构的抗震安全，规定了一个楼层的最小地震剪力。由于加速度反应谱在长周期段迅速下降，故对于长周期结构，计算的楼层剪力系数宜适当降低，即0.20降低至0.15;当结构基本周期达到6s以上时，还允许计算的

8、楼层剪力系数（剪重比）再降低10%左右。但是所有不满足最小剪重比的楼层数不宜超过建筑总楼层数的10%,剪重比差额也不宜少于10%。二、新抗规的规定（未发布，摘自网络，故本条仅供观赏，不能用于设计）1、新抗规时程分析时输入地震加速度的最大值（cm/s2）设防烈度6度7度8度9度多遇地震20183835(55)P70(105110)135140设防地震500.05g100(150)0.10g(0.15g)200(300)0.20g(0.30g)4000.40g罕遇地震160425240220(315310)390400(510)6202、新抗规水平地震影响系数最大值amax地震影响6度7度8度9度

9、多遇地震0.050040.09008(0.13042)0.17046(0.25024)0.3302设防地震0.130420.250.23(0.3804)0.50045(0.75068)1.0000罕遇地震0.400280.60050(0.800.72)0.9509)(1.25150)1.5010多遇地震：是结构不坏”验算的地震作用，定义为50年超越概率63%的地震，最新的地震动参数区划图取不小于设防地震的1/3。罕遇地震：8度改取设防地震的1.9倍，与新版地震动参数区划图的报批稿一致，所对应的超越概率已经小于1.5%;7、9度则以1.9为基数按上述研究成果初步调整，9度仍保持取设防地震的1.5

10、5倍（所对应的超越概率明显小于1.5%）,7度改取设防地震的2.4倍，6度改取设防地震的3.2倍，力争6、7度设防的罕遇地震取值也具有与8、9度接近的超越概率。3、新抗规水平地震影响系数最大值amax和峰值加速度的对应关系：地震影响6度7度8度9度多遇地震0.0520*2.5/g=0.050.09(0.13)38*2.5/g-0.0955*2.5/g内0.130.17(0.25)70*2.5/g内0.17105*2.5/g内0.260.33135*2.5/g=0.33设防地震0.1350*2.5/g=0.130.25(0.38)100*2.5/g=0.25150*2.5/g内0.380.50(

11、0.75)200*2.5/g=0.50300*2.5/g内0.751.00400*2.5/g=1.00罕遇地震0.40160*2.5/g=0.400.60(0.80)240*2.5/g内0.60315*2.5/g内0.790.95(1.25)390*2.5/g内0.98510*2.5/g内1.281.50620*2.5/g=1.55结构动力反应系数的最大值（max是单质点体系质点的最大加速度与地面最大加速度的比值的最大值。从世界各国抗震规范的规定来看,其取值主要在2.03.0之间，以max=2.5的情况居多。鉴于目前我国国民经济已有较大发展、社会公众对于建筑安全越来愈高以及民众对于建筑抗震能力

12、多层次需求等形势，根据上级主管部门提高建筑标准的要求，此次局部修订，将max2.25提升至2.5,与国际主流。4、新抗规楼层最小地震剪力系数值（剪重比）类别6度7度8度9度扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构0.0100.05*0.2=0.0100.018(0.026)0.09*0.2=0.0180.034(0.050)0.17*0.2=0.0340.0660.33*0.2=0.0660.13*0.2=0.0260.25*0.2=0.050基本周期大于5.0s的结构0.0070.05*0.15=0.0070.013(0.018)0.09*0.15=0.0130.13*0.15=0.0190

13、.024(0.036)0.17*0.15=0.0250.25*0.15=0.0370.0480.33*0.15=0.049注：1.基本周期介于3.5s和5s之间的结构，按插值法取值；2.括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区3.对W、IV类场地，表中数值至少增加5%。岩石抗浮锚杆算例（以临沂金世纪项目为例）1.水浮力计算根据地质勘察报告，车库的抗浮设计水位绝对标高为67.200,每米水浮托力按10kpa考虑，抗水板底绝对标高为59.000,则水浮力标准值为（67.200-59.000）乂10=82.0kpa2.抗浮力计算（1）车库顶覆土（取最薄处0.5米计算）：0.

14、5X18=9.0kpa（2）车库顶梁板折算：0.40X2X25=20.0kpa（3）底板面层：0.10X20=2.0kpa（4）钢筋混凝土底板：0.55X25=13.75kpa抗浮力标准值之和为：（1）+（2）+（3）+（4）=44.75kpa3 .整体抗浮计算：杭浮力4475=4475=0.551.05不满足整体抗浮要求。水浮力82.04 .底板抗浮锚杆计算：单位面积上底板受到向上的荷载标准值为：8.2X100.1X200.55X25=66.25kpa取锚杆布置最大间距为2.1X2.1,则单根锚杆的轴向拉力标准值（特征值）R=66.25X2.1X2.1=292KN,取300KN;设计值Nt=

15、1.35X292=394,取400KN。4.1 按岩土锚杆（索）技术规程（CECS222005）计算：根据规程第7.4.1条（公式7.4.1）,其中Kt按表7.3.2取1.6,得:AKtNt=1.64001000=1600mm2,取225+128,其面积为1597mm2;As-1600fyk400锚固段长度计算（按较硬岩计算）:根据锚杆规程7.5.1条，其中K按表7.3.1取2.0,fmg根据岩石单轴饱和抗压强度按表7.5.1-1取1.2MPa=1200KPa锚杆锚固段钻孔直径D=0.15m,按锚固段长度查表7.5.2取1.3,LKNt2.0400=109m（公式7.5.1-1）aDfmg3.

16、140.1512001.3公式7.5.1-2,其中K按表7.3.1取2.0,钢筋根数n=3,截面粘结强度降低系数取0.6（取低值），J按表7.5.1-3取2.0MPa=2000KPa（取低值），钢筋直径d=0.025m,按锚固段长度查表7.5.2取1.3,LaKNt=2.0400=218m（公式7.5.1-2）nc1fms33.140.0250.620001.3公式7.5.1-1和公式7.5.1-2计算结果取大值，并满足规程7.5.3条岩石锚杆的锚固段长度最小取3m。按照锚杆规程第9.4.2条，锚杆试验荷载取1.5Nt=1.5X400=600KN;钢筋的极限抗拉强度N=1597X540/100

17、0=862KN0.8XN=0.8X862=690KN>600KN锚杆试验时安全，满足规程9.1.1条“锚杆的最大试验荷载不宜超过锚杆杆体极限承载力的0.8倍”的要求。4.2 按照地基规范计算：AsfykKNj_=2.03001000=1500mm2（其中K=2.0是因为锚杆试验时拉拔力极限值是特征值的2.0400倍，钢筋拉到标准值后其变形会持续增长）；取225+128,其面积为1597mm2;按照地基规范8.6.3条的公式，砂浆与岩石间的粘结强度特征值f取0.4MPa（按地基规范表6.8.6来取值），锚固段长度为：LaRt300=0.8Df0.83.140.150.41000=1.99m

18、按照地基规范附录M,锚杆试验荷载取2.0R=2.0X300=600KN;锚杆试验时最大拉拔力同岩石锚杆规程是一致的。4.3 根据边坡规范（GB50330-2013计算：As锚杆钢筋面积28+125,其面积为KbNak2.03001000fy3601720mm2锚固体与岩土间的长度LaoKNak=Dfrbk3-T41667mm2,和地基规范相比大约增加400/360倍。取22.4300=1.27m0.151200杆体与锚固砂浆（M30）间的锚固长度LaKNak2.4因为岩石锚杆的锚固长度不应小于3.0米,按照边坡规范附录C得知：ndfb33.140.025故取3米长。300“=1.82m0.72

19、400基本试验（确定锚固体与岩土间的粘结强度极限标准值，即上述公式中的frbk）：拉拔力FV0.9XAsXfyk=0.9X1720X400=619KN。验收试验（检验施工质量是否达标）：永久锚杆验收试验荷载取1.5Nak=1.5X300=450KN=4.4根据2009版全国民用建筑工程设计技术措施（地基与基础）第7.3节计算：锚杆钢筋面积A,Ntd=1.35Rt1.353001000=1631mm2,取225+128,其面积为1597mm2,2fy2fy0.69360欠缺2%<5%锚固体与岩土间的长度LLa1Rt300“=1.32m1Dfrb0.83.140.15600La2Rt300=

20、083m，La=max(La1：La2)=1.32m1D1qsin0.83.140.150.81200杆体与锚固砂浆（M30）间的锚固长度LNtd1.35Rt=1.35300aI.Im3ndfb3ndfb0.633.140.0250.724004.5各种规范算法比较的结论：4.5.1 锚杆钢筋计算计算锚杆钢筋面积时，按边坡规范计算的用钢量最大（和全国技术措施计算的基本一致，因为1.35/0.69=1.96=2.0）,按地基规范计算（规范中无此公式，按照拉拔试验2.0反推）的钢筋量最小，约为边坡规范的360/40004.5.2 锚杆杆体长度计算计算锚固体与岩土间的长度时，边坡规范算法和全国技术措

21、施算法基本一致（因为两本资料显示frbk2.0frb),1/(0.8*0.5)=2.5-2.4。岩书1青石无曲中岭中。柞熊工叫Afi(gIK催Xih»i».IK-380ttKl砧父孙*刑龈空随百介切17-312-1镇皆像与七石间的粘势强帆牲衽粮计算杆体与锚固砂浆（M30）间的锚固长度时，边坡规范算法和全国技术措施算法基本一致（因为两本资料的fb完全一致），1.35/0.6=2.25=2.4。4.5.3锚杆试验对于锚杆的拉拔试验，地基规范（应该是把基本试验和验收试验归并了）中指出最大加载量不应小于锚杆抗拔承载力特征值的2倍，数量不得少于总锚杆的5%,且不应少于6根。锚杆规程中

22、也明确的指出，基本试验时最大拉拔力为Asfyk=1.6Nt,验收试验时最大试验荷载取锚杆抗拔承载力设计值Nt的1.5倍，数量不得少于总锚杆的5%,且不应少于3根。全国技术措施中无锚杆拉拔试验的具体要求。边坡规范的规定比较详细，基本试验（用来确定锚杆体和岩土间的粘结强度极限标准值）时为使锚杆体和地层间首先破坏，当锚固段长度取设计长度时应增加锚杆钢筋用量，或采用设计锚杆钢筋时减短锚固长度，可取设计锚固长度的0.4（硬质岩）或0.6倍（软质岩），验收试验时最大试验荷载取锚杆抗拔承载力标准值Nak的1.5倍（这样不会出现验收试验时个别锚杆拉坏还需补打的情况），数量不得少于总锚杆的5%,且不应少于5根。

23、综上所述，由于锚杆规程编制时间较早且采用的是设计值，全国技术措施和地基规范采用的是特征值，出版最晚的边坡规范采用的是标准值，故建议统一采用边坡规范来计算，按照边坡规范要求进行锚杆拉拔试验0锚杆的常规布置锚杆较长时的另一种布置方式抗水板抗浮算伤J（以嘉凯城S2-2地块北区为例）：1.水浮力计算根据地势将该车库顶板和底板均做成一个斜面，结合地质勘察报告，车库的抗浮设计水位按照各楼座抗浮设计水位进行插值，该区域车库的抗浮设计水位距底板底最大为4米，每米水浮托力按10kpa考虑，则水浮力标准值为4.0X10=40.0kpa2.抗浮力计算(D(2)(3)(4)车库顶覆土（取最薄处1.5米计算）：1.5X

24、18=27.0kpa车库顶梁板折算：0.45X25=11.25kpa底板覆土：0.50x18=9.0kpa钢筋混凝土底板：0.4X25=10.0kpa3.抗浮力标准值之和为：（1）+（2）+（3）+（4）=57.25kpa整体抗浮计算：%3=57卷=1.431.05满足抗浮要求。水浮力40.04.车库底板抗浮计算底板计算取框架柱截面为600X600,将柱下独基作为柱帽，柱帽在计算弯矩方向的有效宽度C=2.6m,按较大区格板8.1x8.1m计算，lx=ly=8.1m：4.1 底板受到向上的反力：标准值qk=4.0X100.5X180.4X25=21.0kpa4.2 柱上板带和跨中板带弯矩计算：X

25、向板的总弯矩标准值MxkMykqjy(lx2c/3)2/821.08.1(8.122.6/3)2/8=861.9KNm单位宽度板带上的弯矩标准值mkmxkmykMxk/(lx/2)861.9/(8.1/2)212.8KNm/m柱上板带和跨中板带弯矩标准值分配如下：（单位：KNm/m截面位置柱上板带跨中板带内跨支座负弯矩0.50mk=0.50X212.8=106.40.17mk=0.17X212.8=36.2跨中正弯矩0.18mk=0.18X212.8=38.30.15mk=0.15X212.8=31.9端跨第一内支座负弯矩0.50mk=0.50X212.8=106.40.17mk=0.17X2

26、12.8=36.2跨中正弯矩0.26mk=0.26X212.8=55.30.22mk=0.22X212.8=46.8边支座负弯矩0.33mk=0.33X212.8=70.20.04mk=0.04X212.8=8.510%分配给跨中板带。（蓝皮的混凝土结构教材中提注：在总弯矩量不变的情况下，必要时允许将柱上板带负弯矩的到是分配给跨中板带支座弯矩处）钢筋混凝土开板结构技术规范GBJ130-1990H3.3.6条显示上述计算出柱帽处弯矩图为左图所示。故根据本规范中的弯矩示意图得知柱上板带的支座负弯矩值所对应的位置是柱帽边缘处的结果。这种基础形式时，支座负弯矩所对应的配筋计算应取抗水板板厚。这种基础形式时，支座负弯矩所对应的配筋计算应取斜坡加腋处的板厚，即独基高度减去100或200mm5.各种方法计算结果比较：内跨经验系数法结果经验系数法(仅柱上板带内调幅)经验系数法(按混凝土教材调幅)盈建科倒楼蛊法单E点值盈建科倒楼蛊法单元中心值盈建科基础抗水板单E点值柱上板带支座负弯矩-106(-95)(-95)-86-66-65跨中止拶矩r38(49)38444349跨中板带支座负弯矩-36-36(-47)-31-34-23跨中止拶矩r3232324041441柱帽内的负弯矩-106-95-95-293-316-2556.比较结论:(1)经验系数法计算的负弯矩偏大，正弯矩偏小；盈建科