浅析筏板加抗浮锚杆基础设计

1、浅析筏板加抗浮锚杆基础设计    摘要：筏板基础因具有埋深深、刚度大、整体型强、抗震能力好等优点而被广泛应用，鉴于关于筏板基础设计的理论不是太完整而存在许多设计不合理的地方，本文结合广东省中山市人民来访接待厅项目工程设计实际，就如何选择和设计筏板从选型、抗浮设计及抗浮锚杆的设计三个方面进行了简单的分析。    关键词：筏板； 抗浮设计 ； 抗浮锚杆 随着现代产业化的发展，高层建筑如雨后春笋般涌现出来。建筑物高度的增加，引起水平荷载产生的弯矩和剪力迅速增大，导致倾覆力距成倍增长，甚至起着控制设计的作用。因此，基础设计

2、就显得至关重要，需要根据上部结构形式，建筑场地的工程地质条件、施工条件、材料供应条件及其他相关条件进行综合考虑。筏板基础因具有埋深深、刚度大、整体型强、抗震能力好等优点而被广泛应用。当建筑物存在地下室时，且地下水位较高时，建筑物底板应考虑水浮力的作用。当水浮力大于建筑物的抗浮重量时，尚应对建筑物进行抗浮设计。建筑物的抗浮措施有增加自重、抗拔桩、抗浮锚杆等，每种措施均有其优点及适用条件。本文仅针对岩石地基的抗浮锚杆设计方法，并结合筏板基础进行分析和探讨。1.工程概况本工程为中山市人民来访接待厅项目，位于中山市东区松苑路1号中山市人民政府大院内，本建筑采用钢筋混凝土框架结构，一到六层为办公楼层，另

3、带两层全地下室，总建筑高度为23.950m。总建筑面积26135.47m?，地上面积11298.62m?，地下车库面积14836.85m?，其中包括地下二层人防面积2000m?。  设计室外地面标高为4.35m，地下室埋深为7m。2.工程地质概况根据深圳市勘察研究院有限公司提供的工程地质勘察报告，地质特征自上而下描为：(1)人工填土层：厚1.5-3.0米，层面标高3.75-3.95米；该层为由粘土夹粗砂组成。(2)淤泥质土：厚1.5-4.7米，层面标高0.95-2.31米；饱和流塑状；(3)中砂：厚0.8-1.3米，层面标高-1.940.39米；级配较好以稍密状为主，局部中密状；(4

4、)砂质粘性土：厚6.1-12.1米，层面标高-2.74-0.08米；土质较均一，中部可塑状，中下部硬塑状，为中细粒花岗岩原地风化而成；(6)全风化花岗岩：厚2.5-7.6米，层面标高-12.65-8.25米坚硬土状；(7)强风化花岗岩：厚3.45-7.7米，层面标高-20.2510.75米；(8)中风化花岗岩：厚度未揭穿，层面标高-23.717.85米；岩石为较完整的较软岩。3.筏板基础的选择依据基础选型除了应满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限制外，整体结构也应符合规范对强度、刚度和延性的要求，其中最主要的则是选型要安全可靠、经济合理。在我国的基建工程中，建筑物采用天然地基上的浅基础设计曾流

5、行一 时，但从70年代后期开始，随着高层建筑的大量兴建，桩基础越来越成为一种重要的基础型式。其原因一方面是桩基础设计较简便，设计风险小，而更主要的是高层建筑不仅竖向荷载大而集中，而且风载和地震荷载引起的倾覆力矩成倍 增长，这就要求基础和地基提供更高的竖向和水平承载力，同时将沉降和倾斜控 制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载下具有足够的稳定性。桩基础应用于软土地区及基岩埋藏较浅的地区，能满足高层建筑的特殊要求，无疑是最理想的基础型式。但实际上当基岩埋藏较深而其上又为硬塑、坚硬的残积土或风化岩等承载力较高的土层时，采用天然地基上的筏板基础往往会是最佳的选择。因为在这种情况下，端承桩施工会十分困难

6、，而摩擦桩又无法满足单桩承载力的要求。所以即使可以实现桩基础的设计，也必然导致工程造价的大幅提高。必然导致工程造价的大幅提高。本工程场地位于中山市人民政府大院内，如果选用桩基础的话，不论是采用静压式预制桩还是打入式管桩，施工过程中产生的噪音和震动都会影响市政府的正常办公，因此不宜采用桩基础。本工程设两层地下车库，地下室埋深为7m，另由勘察报告可知，本工程基础持力层可选为全风化花岗岩层，综上所述，并结合技术可行性及经济合理性分析，本工程采用筏板基础是可行的。 4.抗浮设计当建筑物存在地下室时，且地下水位较高时，建筑物底板应考虑水浮力的作用。当水浮力大于建筑物的抗浮重量时，尚应对建筑物进行抗浮设计

7、。对于基础持力层为岩石(全风化、强风化、中风化)的地区，抗浮锚杆因具有施工方便、经济可靠、锚杆的抗拔承载力高等优点，被广泛地应用于基础的抗浮设计。设有地下室的多高层建筑在采用筏板基础时，存在是否需设置抗浮锚杆的问题，实际设计中可按下列几点考虑，以节省建设投资。  (1)施工过程中应将水位限制在基础板底以下，当建至地下室结构和上部结 构的重量大于水浮力时方可停止降水，若建成后仍不能大于水浮力，则须采取抗浮设计。  (2)计算水浮力时，考虑到底板受的是地基岩土裂踪水压力或孔隙水压力， 其大小与地基岩土的裂隙发育程度和孔踪率有关，实际的水压比静止水压要小 。  (3)要

8、考虑底板与地基岩土粘结成整体后所能提供的粘结力，它与两者的有效粘结面积有关。  (4)对必须设置抗浮锚杆的底板，可根据抗浮锚杆的设置数量适当减少底板配筋 。  本工程地下水设计水位取室外地面，由结构尺寸和埋深等参数，可确定结构自重和浮力，根据计算结果，须在地下室非主楼基础下设置抗浮锚杆。5.抗浮锚杆的设计抗浮锚杆的设计没有相应的规范条文，可参考建筑地基基础设计规范GB50007-2002中“岩土锚杆基础”部分以及建筑边坡工程技术规范GB50330-2002。为了使底板受力均匀，锚杆通常均匀布置在地基内，并与基础底板可靠拉结。锚杆间距与长度根据抗浮水头、地质条件与锚杆的抗拔承

9、载力综合考虑，布置方式可采用矩形或梅花状。锚杆的抗拔承载力特征值应由现场原位试验确定，初步设计时可按建筑地基基础设计规范GB50007-2002中公式6.7.6计算。根据岩土勘察报告和建筑物形式，按阿基米德定律(荷载-浮力)×抗浮稳定安全系数(一般取1.3)÷单根锚杆的抗拨承载力=n(锚杆根数)。具体顺序和内容为：计算锚筋(或预应力钢铰线)截面面积(m?)，确定锚杆锚固段长度(m)，确定锚杆自由段长度和锚杆总长；土体或者岩体的强度验算；外锚头及防腐等构造设计，以及预应力锚杆张拉值和锁定值确定。本工程锚杆单根抗拔力特征值取480KN，人防区   

10、  域每根锚杆中采用钢筋3条直径?32精轧螺纹钢，非人防区域每根锚杆中采用钢筋3条直径?25精轧螺纹钢，锚杆成孔直径为180mm，锚杆进入中风化岩层不少于1.5m，筏板板底起锚杆总长约为1022m，锚杆锚入筏板1.2m，布置方式采用矩形。本工程地下室非主楼部分总浮力为365017KN，共设置抗浮锚杆779根，总抗浮力为373920KN，满足设计要求。6.结束语随着我们国家经济水平的不断提高，近些年来，国家的建筑行业也蓬勃发展起来。建筑设计的推陈出新和建筑使用性能的不断扩大，无论是从建筑的数量上还是质量上都对建筑行业提出了新的要求。筏板基础也理所当然的成为人们关注的对象，越来越多的被人们所认识和研究。筏板基础从传统的应用于大型高层的建筑开始，到现今在一些纷繁复杂的小型建筑中也得到重视，其地位和分量也不断增加。建筑物筏板基础设计是结构设计中的重要一环，其设计合理与否，关系到建筑物的安全和使用。本文结合工程实例对多高层建筑筏板基础设计中值得注意的问题作了全面的阐述和研讨，并对设计中容易混淆的概念及误区进行澄清，对工程设计中的实际做法进行剖析。 参考文献: 1游琪. 高层建筑筏板基础的设计探讨J. 中华建筑，2008,01:45-462李兰. 高层建筑结构筏板基础设计与研究M. 合肥工业大学，2