抗浮设计学习教案

1、会计学1抗浮设计抗浮设计(shj)第一页，共29页。目录目录(ml)一、概述一、概述二、整体抗浮设计二、整体抗浮设计(shj)三、局部抗浮设计三、局部抗浮设计(shj)四、抗浮锚杆的设计四、抗浮锚杆的设计(shj)五、施工阶段的抗浮设计五、施工阶段的抗浮设计(shj)第1页/共28页第二页，共29页。一、概述一、概述(i sh) 根据地规根据地规3.0.2第第6条：建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应条：建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。进行抗浮验算。抗浮设计应根据地质报告出具的抗浮设计水位进行计算，现阶段设计过程中抗浮设计应根据地质报告出具的抗浮设计水位进行计算，

2、现阶段设计过程中经常会遇到地质报告不全或者经常会遇到地质报告不全或者(huzh)是非正式的地质报告，在看地是非正式的地质报告，在看地质报告的过程中要着重检查有无抗浮水位的描述，描述是否准确，前后质报告的过程中要着重检查有无抗浮水位的描述，描述是否准确，前后结论是否一致，发现问题应及时与建设方和勘察部门联系确认。抗浮水结论是否一致，发现问题应及时与建设方和勘察部门联系确认。抗浮水位有时会影响基础形式的选取。位有时会影响基础形式的选取。抗浮设计从设计阶段来界定可分为施工阶段的抗浮设计和使用阶段的抗浮设抗浮设计从设计阶段来界定可分为施工阶段的抗浮设计和使用阶段的抗浮设计计从设计步骤上可分为整体抗浮设

3、计和局部抗浮设计从设计步骤上可分为整体抗浮设计和局部抗浮设计第2页/共28页第三页，共29页。二、整体二、整体(zhngt)抗浮设计抗浮设计1、整体抗浮设计应符合地规、整体抗浮设计应符合地规5.4.3 Gk/Nw,kKw式中：式中：Gk建筑物自重及压重之和建筑物自重及压重之和 Nw,k浮力作用值浮力作用值 Kw抗浮稳定安全系数，一般情况下可取抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05. 下面以地下车库为例，对式下面以地下车库为例，对式5.4.3进行分析进行分析Gk建筑物自重及压重之和，这里面不包含活荷载和后砌隔墙荷载。建筑物自重及压重之和，这里面不包含活荷载和后砌隔墙荷载。Gk自上而下主要包括车

4、库顶板的覆土荷载，车库顶板的梁板自重，柱子荷载较小自上而下主要包括车库顶板的覆土荷载，车库顶板的梁板自重，柱子荷载较小可不参与可不参与(cny)计算，车库筏板或者防水板上覆土自重，车库筏板或者防计算，车库筏板或者防水板上覆土自重，车库筏板或者防水板的自重。水板的自重。这里有三点需要注意（这里有三点需要注意（1）在计算结构自重时，对自重变异较大的材料和构件，自）在计算结构自重时，对自重变异较大的材料和构件，自重标准值应取下限值重标准值应取下限值 第3页/共28页第四页，共29页。二、整体(zhngt)抗浮计算（2）水头）水头(shutu)高度的计算，无论抗浮设计水位的标高是否高于地下室高度的计算

5、，无论抗浮设计水位的标高是否高于地下室顶板，计算时最高取至地下室顶板标高顶板，计算时最高取至地下室顶板标高（3）地下室顶板的覆土容重，位于地下水位以下，取浮容重，位于地下水）地下室顶板的覆土容重，位于地下水位以下，取浮容重，位于地下水位以上根据压实程度取位以上根据压实程度取1617 以下根据水位于车库的三种标高关系分别推算以下根据水位于车库的三种标高关系分别推算第4页/共28页第五页，共29页。二、整体(zhngt)抗浮计算Gk=Gk1+sh2 Nw,k=whw 第5页/共28页第六页，共29页。二、整体(zhngt)抗浮计算 Gk=Gk1+wh21+sh21+sh22 =Gk1+sh2 Nw

6、,k=whw 第6页/共28页第七页，共29页。二、整体(zhngt)抗浮计算Gk=Gk1+wh2+sh2+wh3 =Gk1+sh2+wh3Nw,k=whw =w(h1 +h2) +wh3Gk=Gk1+sh2 Nw,k=w(h1 +h2)但局部(jb)抗浮设计不适用第7页/共28页第八页，共29页。2 2、若整体不满足设计要求时，通常有三种处理方式、若整体不满足设计要求时，通常有三种处理方式 增加压重、采用抗浮锚杆、采用抗拔桩增加压重、采用抗浮锚杆、采用抗拔桩 整体抗浮稳定性不满足设计要求而采取增加压重的措施时，可采取地下室底板整体抗浮稳定性不满足设计要求而采取增加压重的措施时，可采取地下室底

7、板压重，顶板压重两种方式。压重材料可根据需要选用普通回填土、毛石混压重，顶板压重两种方式。压重材料可根据需要选用普通回填土、毛石混凝土、素混凝土、铁屑混凝土等凝土、素混凝土、铁屑混凝土等 1 1）对于非岩石地基如粉质粘土）对于非岩石地基如粉质粘土(zhn t)(zhn t)、粉土、中粗砂等易开挖的地基，应、粉土、中粗砂等易开挖的地基，应首选地下室底板压重方案。其优点是地下室底板局部抗浮受力减小从而节首选地下室底板压重方案。其优点是地下室底板局部抗浮受力减小从而节省结构底板造价，地下室顶板梁不受影响；缺点是开挖及回填量增大、竖省结构底板造价，地下室顶板梁不受影响；缺点是开挖及回填量增大、竖向构件

8、长度增大。向构件长度增大。2 2）对于岩石地基等开挖难度较大的地基，优选地下室顶板压重的方案（多层地下）对于岩石地基等开挖难度较大的地基，优选地下室顶板压重的方案（多层地下室同理），其优点是减少爆破开挖及回填量、竖向构件长度不受影响；缺室同理），其优点是减少爆破开挖及回填量、竖向构件长度不受影响；缺点是底板，顶板均比底板压重方案增加受力及结构造价（竖向构件可能也点是底板，顶板均比底板压重方案增加受力及结构造价（竖向构件可能也会增加造价）会增加造价）二、整体二、整体(zhngt)抗浮设计抗浮设计第8页/共28页第九页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计1、局部抗浮设计必须在整体抗浮稳定性满足设计

9、要求的前提下进行、局部抗浮设计必须在整体抗浮稳定性满足设计要求的前提下进行2、当地下室整体抗浮满足要求或采取压重措施后整体抗浮满足要求时，局部抗浮设计应、当地下室整体抗浮满足要求或采取压重措施后整体抗浮满足要求时，局部抗浮设计应包含以下内容：包含以下内容： 1）荷载确定：基底标高浮力）荷载确定：基底标高浮力-底板及其上覆土自重底板及其上覆土自重 承载力计算时应乘以分项系数，其中水浮力的分项系数取承载力计算时应乘以分项系数，其中水浮力的分项系数取1.35，自重的分项系数取，自重的分项系数取1.0 裂缝计算时取标准值裂缝计算时取标准值 2）根据不同的基础形式选用）根据不同的基础形式选用(xunyn

10、g)不同的计算方法，进行地下室底板（基础）不同的计算方法，进行地下室底板（基础）混凝土构件的抗弯、抗剪、抗裂等计算，完成截面配筋设计。混凝土构件的抗弯、抗剪、抗裂等计算，完成截面配筋设计。 3）构造设计：除梁板式抗水底板外，独立基础加抗水底板、筏板等基础形式均需满）构造设计：除梁板式抗水底板外，独立基础加抗水底板、筏板等基础形式均需满足无梁楼盖的构造要求。足无梁楼盖的构造要求。第9页/共28页第十页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计1、局部抗浮设计（以如下、局部抗浮设计（以如下(rxi)布局为例进行计算）布局为例进行计算） 第10页/共28页第十一页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计第11

11、页/共28页第十二页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计1、首先验算、首先验算(yn sun)整体抗浮是否满足整体抗浮是否满足水浮力：水浮力：F=（4.2+0.5+0.4）x10=51覆土折算荷载覆土折算荷载:（1.7+0.5）x16=35.2顶板底板折算荷载：（顶板底板折算荷载：（0.25+0.4）X25=16.25顶板主次梁折算荷载：【顶板主次梁折算荷载：【0.5x（1-0.25）x2x8.1+0.3x（0.8-0.25）x4x8.1】X25/（8.1x8.1）=4.35合计：合计：Gk=35.2+16.25+4.35=55.855.8/1.05=53.151整体抗浮满足设计要求整体抗浮满

12、足设计要求2、局部抗浮设计、局部抗浮设计第12页/共28页第十三页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计2、局部、局部(jb)抗浮设计抗浮设计（柱距（柱距8.1X8.1）柱帽在计算柱帽在计算(j sun)弯矩方向的有弯矩方向的有效宽度效宽度第13页/共28页第十四页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计见上部两个图图示，按照经验系数法计算，应先计算垂直荷载产生的板的总弯矩设计值见上部两个图图示，按照经验系数法计算，应先计算垂直荷载产生的板的总弯矩设计值，然后按照全国民用建筑设计技术措施，然后按照全国民用建筑设计技术措施/结构结构(jigu)/混凝土结构混凝土结构(jigu)表表9.2.4确定柱上板

13、带和跨中板带的弯矩设计值确定柱上板带和跨中板带的弯矩设计值对对X方向板的总弯矩设计值，按下式计算：方向板的总弯矩设计值，按下式计算： Mx=qly(lx-2C/3)2/8对对Y方向板的总弯矩设计值，按照下式计算：方向板的总弯矩设计值，按照下式计算： My=qlx(ly-2C/3)2/8式中式中 q垂直荷载设计值垂直荷载设计值 lx ly-等代框架梁的计算跨度，即柱中心线之间的距离等代框架梁的计算跨度，即柱中心线之间的距离 C-柱帽在计算弯矩方向的有效宽度，见上图柱帽在计算弯矩方向的有效宽度，见上图两个方向的总弯矩计算完成后，按照表两个方向的总弯矩计算完成后，按照表9.2.4进行分配进行分配第1

14、4页/共28页第十五页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计 表表9.2.4第15页/共28页第十六页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计按照表按照表9.2.4进行进行(jnxng)分配结束后，根据承载力及裂缝计算公式进行分配结束后，根据承载力及裂缝计算公式进行(jnxng)计算，以上图计算，以上图计算为例。计算为例。1.承载力计算：承载力计算： 防水板承受的净水浮力：防水板承受的净水浮力：q=1.3551 -（0.516+0.425）=50.85KN/m2 总弯矩：总弯矩：Mx=qly(lx-2C/3)2/8=49.85 8.1（8.1-21.2/3）2/8=2743.7KNm （上柱墩高度（

15、上柱墩高度300，C=0.3+0.6+0.3=1.2） 由表由表9.2.4，(以端跨为例以端跨为例)得：得： X方向：跨中正弯矩最大值方向：跨中正弯矩最大值:M正正=0.26 2743.7/4.05=176.2KNm 支座负弯矩最大值支座负弯矩最大值:M负负=0.5 2743.7/4.05=338.7KNm 混凝土强度等级为混凝土强度等级为C35，钢筋等级为，钢筋等级为HRB400，防水板厚，防水板厚h=400mm，则，则 As正正=176.2 106/(0.9 360 370)=1470mm2 As负负=338.7 106/(0.9 360 350)=2987mm2 所以，防水板上部钢筋取所

16、以，防水板上部钢筋取20200（1571mm2），双向设置，下部钢筋支座处），双向设置，下部钢筋支座处20200附加附加20200（15712=3142mm2） Y方向防水板配筋同方向防水板配筋同X方向。方向。第16页/共28页第十七页，共29页。三、局部(jb)抗浮设计2.裂缝计算：裂缝计算： 根据混凝土结构设计根据混凝土结构设计(shj)规范规范7.1.1-3，Wmax Wlim由混凝土结构设计由混凝土结构设计(shj)规范规范7.1.2，Wmax=/Es（1.9Cs+0.08deq/te）=1.1-0.65ftk/(tes）te=（As+Ap)/Ate防水板为受弯构件，故防水板为受弯构件

17、，故=1.9X方向：方向：q=51- （0.516+0.425） =33KN/m2M=33x8.1x(8.1-2x1.2/3)2/8=1781KNm2跨中：取跨中：取Cs=20M正正=0.26x1781/4.05=114.4KN.ms =M/(0.87Xh0XAs)=114.4x106/（0.87x370 x1571）=219.1te=As/Ate=1571/（0.5x400 x1000）=0.00790.01,取取0.01=1.1-0.65x2.2/（0.01x219.1）=0.45Wmax=1.9x0.45x219.1/（2x105）x(1.9x20+0.08x20/0.01)=0.185

18、 0.01=1.1-0.65x2.2/（0.016x222.8）=0.7Wmax=1.9x0.7x222.8/(2x105)x(1.9x30+0.08x20/0.016)=0.26Wlim=0.2 （混规表3.4.5）同理计算下部钢筋需22200支座附加(fji)22200，Wmax=0.20Y方向裂缝计算同X方向。综上，防水板配筋满足承载力计算和裂缝计算的要求。第18页/共28页第十九页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)1.本文仅针对基础形式为独立基础加防水板方式，筏板基础另行研究当采取抗浮锚杆措施以满足整体抗浮设计要求时，局部抗浮设计应符合以下要求：1）确定抗浮锚杆方案：每平米锚杆抗力

19、=基底标高浮力-底板及其上部覆土自重/Kw2)基础形式为独立基础加防水板时，抗浮锚杆布置在独立基础范围以外的抗水(kn shu)底板区域，独立基础范围内一般无需布置。防水板厚度应满足抗渗等级、锚杆锚固等要求。防水板配筋按构造要求设置，锚杆间距较大时尚应复核防水板配筋。3）抗浮锚杆设计参建筑边坡工程技术规范GB50330-2013 第8.2节 设计计算 8.2.1 锚杆轴向拉力标准值应按下式计算： （8.2.1）式中 相应于作用的标准组合时锚杆所受轴向拉力（kN）； 锚杆水平拉力标准值（kN）； 锚杆锚固段有效锚固长度（ ）;costkakHNtkHakN第19页/共28页第二十页，共29页。四

20、、抗浮锚杆设计(shj)8.2.2 锚杆钢筋截面面积应满足下列公式(gngsh)的要求： 普通钢筋锚杆： （8.2.2-1）式中 锚杆钢筋的截面面积（m2）； 普通钢筋抗拉强度设计值（kPa）； 锚杆杆体抗拉安全系数，应按表8.2.2取值。 表8.2.2 锚杆杆体抗拉安全系数 yakbsfNKA iiyfsAibK第20页/共28页第二十一页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)8.2.3 锚杆锚固体与岩土层间的长度应满足下式的要求： （8.2.3）式中 锚杆锚固体抗拔安全系数，按表8.2.3-1取值； K 锚杆锚固体长度（m），尚应满足本规范8.4.1条的规定； frbk 岩土层与锚固体极限

21、粘结(zhn ji)强度标准值（kPa），应通过试验 确定，当无试验资料时可参见表8.2.3-2和表8.2.3-3取值； D 锚杆锚固段钻孔直径（mm）。 表8.2.3-1 岩土锚杆锚固体抗拔安全系数rbkakafDKNlal第21页/共28页第二十二页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)注：1 适用于注浆强度等级为M30； 2 仅适用于初步设计，施工时应通过试验检测； 3 岩体的结构面发育时。取表中下限值； 4 岩石类别根据天然单轴抗压强度(kn y qin d)fr划分：fr5MPa为极软岩，5MPa fr15MPa 为软岩，15MPa fr30MPa 为较软岩，30MPa fr60MP

22、a 为较硬岩， fr 15MPa 为坚硬岩， 表8.2.3-2 岩体与锚固体极限(jxin)粘结强度标准值第22页/共28页第二十三页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)注：1 适用于注浆强度等级(dngj)为M30； 2 仅适用于初步设计，施工时应通过试验检测； 表8.2.3-3 土体与锚固体(gt)极限粘结强度标准值第23页/共28页第二十四页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)8.2.4 锚杆杆体与锚固砂浆间的长度应满足下式的要求： （8.2.4）式中 锚筋与砂浆间的锚固长度（m）； d 锚筋直径（m）； n 杆体根数（根）； 钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），应由试验确定

23、， 当缺乏(quf)试验资料时可按表8.2.4取值。 表8.2.4 钢筋、钢绞线与水泥砂浆之间的粘结强度设计值fb注：1 当采用二根钢筋点焊成束的做法时，粘结强度应乘0.85折减系数； 2 当采用三根钢筋点焊成束的做法时，粘结强度应乘0.70折减系数； 3 成束钢筋的根数不应超过3根，钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20%。当锚固段钢筋和 注浆材料采用特殊设计(shj)，并经试验验证锚固效果良好时，可适当增加锚杆钢筋的数量。bakafdnKNlbfal第24页/共28页第二十五页，共29页。四、抗浮锚杆设计(shj)锚杆计算实例锚杆计算实例水头水头h=6.3m 防水板厚防水板厚400mm：其上土厚：其上土厚：600mm 假定锚杆间距假定锚杆间距S=2m，锚杆直径，锚杆直径D=150mm水浮力：水浮力：6.3X10=63 kN/m2防水板厚防水板厚400mm：0.4X25=10kN/m2 其上土重：其上土重：0.6x16=9.6kN/m21）、计算锚杆的钢筋截面面积）、计算锚杆的钢筋截面面积净水净水(jn shu)浮力标准值：浮力标准值：F=63-（10+9.6）/1.05=44.3kN/m2现锚杆布置间距为现锚杆布置间距为2.0m2.0m则：锚杆轴向拉力标准值为：则：锚杆轴向拉力标准值为：Nak=44.322=177.2 kN As=2.0177.