地下室抗浮设计相关问题

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【结构设计】建筑地下室抗浮设计问题解惑

【结构设计】建筑地下室抗浮设计问题解惑

建筑地下室抗浮设计问题解惑随着我国改革开放的不断深入,城市用地越来越紧张,城市地下空间的开发和利用日益得到政府部门的重视,许多城市利用广场、绿地等建设地下工程,但是建设地下工程,都受到着地下水的浮力作用,如地下铁道和隧道、地下商场、地下人行通道等地下工程都受到地下水浮力的作用,导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等.因此,工程的抗浮设计是否正确合理,直接关系到工程的安全可靠和工程造价,应引起设计者的高度重视.1存在的问题地下建筑的层数一般不高,但是建筑面积非常大,导致地下室处在地下水的浮力作用下,不能用自身重量来平衡这种浮力,导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用,对于层数在3层以下或底板埋深>7m的地下室来说,永久抗浮安全度往往不够,导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生,给国家和人民带来了极大的损失,随着地下空间的逐步利用,人们总结了出现这种问题的原因:1)没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识,导致在建设地下工程时没有做抗浮验算;2)没有做好施工现场的地下水勘察工作,导致抗浮设计中地下水水位的取值不当,没有考虑到极端天气下出现的最高水位;3)设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素,导致抗浮措施不当;4)施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视.2地下工程抗浮措施的选择下水浮力的作用机理,可以采取配重法来平衡水浮力,这种方法简单有效,主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力;工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题,其原理和配重法一样,只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的.对于配重法,适用范围广,可以将增加的重量设置在底板上,通过抗浮计算得到需要配置的重量,然后再底板上设置回填层,用土、砂、石等密度大的材料进行回填,利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量,达到抗浮的目的.有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重,达到增加自身重量的目的;对于底板为板柱或梁板结构,可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土,这种方法可以解决地下工程抗浮问题,还可以作为底板的防水处理.综上,配重法作为一种简单可行的方法,不受地理条件、施工环境的影响,不但可以降低造价,还可以解决抗浮问题,常常作为基本方法予以采用.采用抗浮桩进行抗浮设计,主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的,抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系,因为制造抗浮桩的造价高,所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方.抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体,保证锚固体和岩土层的结合力,可以提高地下建筑的抗浮能力.抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点,广泛的用于地下空间抗浮施工.在实际施工中,施工人员要根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施.3地下工程的抗浮设计3.1设计流程对于地下工程抗浮设计总原则,应该满足下式要求:式中:W为地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和;F为地下水浮力.当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足(1)式要求时,应进行地下建筑抗浮设计.在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时,地下建筑的抗浮设计按以下原则进行:1)当结构重量大于地下水的浮力且满足(1)式时,不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用,但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位;2)当结构重量小于地下水浮力时,地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力;3)上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用,保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度,并满足构件的上拱抗裂要求.3.2水浮力计算一般情况下,水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位,根据阿基米德定律依照公式:(2)其中,V0为水浮力;F3为地下建筑重力;F4为覆土重力;A为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积;F1为桩柱重力;F2为承台重力;F5为±0.000以上主体垂直荷载.若计算结果v>0,则应采取抗浮措施.在浮力计算过程中要注意:当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时,可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系,来判断是否可能发生上浮;当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时,或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载,浮力大于建筑总荷载时,应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态.3.3抗浮设计当计算所得的浮力V>0时,应采取抗浮措施,在选择抗浮措施时,要做到经济合理,首先要分析工程地质和水文地质条件,并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况.1)施工阶段的抗浮措施.地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中,由于正值施工期间,地下建筑的顶板和覆土尚未完成,此时底板和外墙已施工完成.在地下水的作用下,形成了水浮力,当浮力不大时,可以利用排水明沟、集水井进行排水,以减少水浮力;当土质的渗透系数大,应在地下建筑底板中设置后浇带,利用板下的垫石作为倒滤层,排除水后,直到地下建筑底板的水排干净后,浇筑后浇带的混凝土;2)永久性抗浮措施.在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力,工程中常用的永久性抗浮措施:抗浮锚杆,由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆,若地下建筑底板下是这些土层,可以利用注浆锚杆法.抗浮锚杆具有良好的底层适应性,易于施工,锚杆布置非常灵活,锚固效率高.由于其单向受力特点,抗拔力及预应力易于控制,有利于建筑构件的应力与变形协调,降低结构造价,在许多条件下,优于配重法和抗浮桩法.4地下建筑上浮后处理措施当发生地下建筑上浮后,应尽快采取措施增加配重和降低地下水水位,以减小水浮力,再检查地下建筑上浮是否造成建筑结构的破坏,破坏过程是否可以修复.常用的几种地下建筑上浮处理方法:1)加载.设法迅速增加地下建筑的重量,以克服水浮力及地下建筑侧墙与土体之间的摩擦力,使卡在土层中的地下建筑沉回原位;2)抽水.可以在现场重新启动原有的抽水井或另行打设抽水井以降低水压;3)解压.在地下室底板上钻孔,以宣泄地下水,此外如果地下建筑外侧有足够的场地,可以考虑将周边塌方部分挖除,可以使地下建筑较易于下沉.5结论地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分.设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析,正确计算水浮力与抗浮力,处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系,选择合理的抗浮措施,既保证地下工程的安全,又节省投资.。

地下室抗浮设计(2024)

地下室抗浮设计(2024)

引言概述:地下室抗浮设计是在地下室建设过程中至关重要的一环。

在地下室施工中,由于地下水位的压力,地下室会产生浮升的风险,在设计中必须采取相应的措施来保证地下室的稳定性和安全性。

本文将对地下室抗浮设计进行详细探讨,包括设计原则、抗浮措施以及施工中的注意事项。

正文内容:一、设计原则1.1地下水位分析:在进行地下室抗浮设计之前,需要对地下水位进行详细的分析。

通过对地下水位的调查和监测,确定地下室地基所承受的水压力大小和变化趋势,从而提供设计依据。

1.2沉降分析:地下室建设过程中,地基沉降是不可避免的。

设计师需要通过地基工程勘察和分析,确定地基承载能力和沉降量的合理范围,并采取相应的措施降低地基沉降对地下室的影响。

1.3抗浮设计计算:抗浮设计计算是地下室抗浮设计的核心内容。

设计师需要根据地下室的结构和地下水的压力,进行浮力计算和承载力计算,确保地下室能够有效地抵抗浮升力。

还需要考虑地下室的重力结构和承载能力,以保证其稳定性。

1.4抗浮控制策略:设计师需要制定详细的抗浮控制策略,包括采取何种措施来减小浮升力、增加地下室的自重和刚度、提高地下室的排水能力等。

这些措施应当符合相应的抗浮设计标准和规范。

1.5施工监测和评估:地下室抗浮设计不仅仅是在施工前的计算和设计,还需要在施工过程中进行监测和评估。

通过实时监测地下室的变形和地下水位的变化,及时调整设计措施,确保地下室的抗浮性能。

二、抗浮措施2.1地下室顶板加强:地下室顶板是主要受力面之一,需要采取相应的加固措施来增加其抗浮能力。

可以采用增设钢筋或混凝土加厚的方式来增加顶板的刚度和承载能力。

2.2基础加固:地下室的基础是抗浮的重要组成部分,需要采取适当的加固措施来增强其抗浮能力。

可以采用加宽基础底座、增加基础深度或使用专用的加固材料等方式来提高基础的承载能力。

2.3排水系统设计:地下室的排水系统在抗浮设计中起着重要的作用。

设计师需要合理设计排水系统,确保地下室内的水能够及时排出,减小地下水位的压力。

地下室抗浮设计中的几个问题讨论

地下室抗浮设计中的几个问题讨论

地下室抗浮设计中的几个问题讨论近几年来,有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故,如某医院两层独立地下车库,在施工过程中,出现整体上浮,最大上浮高度达1.42m;又如,某体育中心游泳馆,地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝;再如,某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm,柱间板出现45°破坏性裂缝……诸如此类问题时有发生,造成了财产的损失。

本文对产生这些事故的原因归纳总结成以下四个方面,与同行们共同讨论:一、抗浮设计中基本概念在多个地下室因水浮力作用而引发的工程亊故中,我们发现有些设计人员对地下水的作用认识不足,抗浮设计的基本概念不够清晰,常见的有下列几种情况:1)重视地下室的梁、板、柱、墙的结构构件设计,忽视整体抗浮验算分析,忽视施工的抗浮措施,总认为具有上万吨自重的地下室怎么会浮起来呢2)地下室底板裂缝、漏水,甚至成为地下游泳池,把某些实质上是因为地下水的作用远大于设计荷载而造的工程事故,错判为温度应力作用、砼施工质量问题等。

3)对于基底为不透水土层的地基(基岩、坚硬粘土),深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护,忽视水的浮力。

试想万吨级以上大船能在江、河、海中航行,可见水的作用力之大。

地下室就像一条“船”,地下室底板和侧墙形成一个密闭的船身,它的水浮力有多少呢,是它浸泡在水中的体积乘以水容重,若一个50×100m的地下室,抗浮水位为5m,它的浮力为25000吨,可见水浮力之大。

地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不破坏,因此,地下室的抗浮设计应进行整体抗浮和局部抗浮验算。

为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法,一类为“压”,一类为“拉”。

当采用“压”的做法时,利用建筑的自重(包括结构及建筑装修、上部覆土等,不含楼面活荷载)平衡地下室水的总浮力,当不能平衡时,必须增加“拉”的做法,即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。

无论是“压”还是“拉”的做法,都必须进行整体抗浮验算,保证抗浮力(压重+抗拉力)大于水的总浮力,即。

防止地下室上浮的措施

防止地下室上浮的措施

防止地下室上浮的措施在建筑工程中,地下室上浮是一个较为常见且严重的问题。

地下室上浮可能会导致结构损坏、墙体开裂、防水层破坏等一系列严重后果,给建筑物的安全和使用功能带来极大的威胁。

因此,采取有效的措施防止地下室上浮至关重要。

一、地下室上浮的原因要想有效地防止地下室上浮,首先需要了解其产生的原因。

地下室上浮主要是由于地下水的浮力超过了地下室结构的自重和上部荷载之和。

1、地下水位上升在一些地区,地下水位可能会因为季节性降水、附近水源的补给、地下管道渗漏等原因而上升。

当水位上升到一定高度时,对地下室产生的浮力就可能导致上浮。

2、施工期间降水措施不当在施工过程中,如果降水不及时或不充分,导致地下水位没有降低到足够的深度,地下室在建造过程中就可能受到浮力的作用。

3、设计失误设计时对地下室的抗浮能力估计不足,比如结构自重计算不准确、上部荷载考虑不全面等,都可能导致地下室在地下水浮力作用下上浮。

4、回填土质量问题回填土的质量和压实度不足,无法有效地增加地下室的重量,从而降低抗浮能力。

二、防止地下室上浮的措施1、增加地下室结构自重这是一种常见且有效的方法。

可以通过增加地下室顶板、底板和墙体的厚度,或者采用密度较大的建筑材料,如混凝土中添加重骨料等,来增加结构的自重。

这样可以使地下室的自重和上部荷载之和大于地下水产生的浮力,从而防止上浮。

2、增加上部荷载在地下室顶板上增加覆土厚度、增加永久性的重物(如设备、水箱等),或者在建筑物顶部增加重量,都可以增加作用在地下室上的竖向荷载,以抵抗地下水的浮力。

3、抗浮桩或抗浮锚杆抗浮桩和抗浮锚杆是通过将地下室结构与深层稳定的土层或岩层连接起来,利用桩或锚杆的抗拔力来抵抗地下水的浮力。

抗浮桩一般采用灌注桩或预制桩,抗浮锚杆则是通过锚杆的锚固作用提供抗拔力。

在设计和施工抗浮桩或抗浮锚杆时,需要根据地质条件、地下水位、地下室结构的尺寸和重量等因素,合理确定桩或锚杆的数量、长度、直径和间距等参数。

建筑地下室抗浮设计若干问题探讨

建筑地下室抗浮设计若干问题探讨

建筑地下室抗浮设计若干问题探讨摘要:根据地勘资料确定地下室抗浮水位标高,之后在将整体和局部的稳定情况进行计算,如果稳定性不满足规范要求,就要按照实际的工程情况选择较为合理的抗浮对策。

在施工过程中要根据设计图纸的要求将地下室的水位高度进行阶段性的控制,并且将地下室抗浮问题进行了深入的探讨,以供参考关键词:建筑;地下室;抗浮设计;问题探讨前言:在进行建筑地下室的抗浮设计时,会涉及到很多的问题,其中至关重要的就是确定抗浮水位标高、抗浮的结构设计。

抗浮的水位高度和结构设计的经济性是分不开的。

确定抗浮水位的高度一般是比较复杂的,一方面要对现场地下水的情况进行详细的了解,另一方面要对未来在结构设计应用年限内的地下水变化趋势进行判定。

因为建筑地下室上部分质量的结构情况不一样,在发生水浮力的情况时会出现整体无法进行抗浮和局部无法进行抗浮等情况。

在进行抗浮的设计时,要将工程当中的实际情况结合到一起,将控制性的失效方式进行相应的选择,并且将其进行抗浮的验算,这是所有工程师都会遇到的重要问题。

抗浮的设计规范没有将水浮力的分项系数进行统一的规定,在进行结构的设计时没有依据进行参照。

下文是结合多年的工程经验提出的设计建议,希望能够给予同行业人员相应的参考价值。

1抗浮水位的确定抗浮水位一般都是地勘单位来确定的,普遍情况下,地勘单位会将实地的条件和历史的记载相结合在将水位的数值提供出来。

如果工程当中出现了抗浮的问题时,大多时候是建议住户去咨询专门的抗浮设防水文,并且针对抗浮防水的位置进行深入的研究。

会使地下室的抗浮设防水位受到影响的有几方面:一,现有的场地地下水位的类别和具体的分布情况,比较普遍的地下水的种类包括上层滞水、潜水和承压水三种类型的水位,上层滞水的主要来源就是通过大气层进行降水,其排泄的方法就是通过地表进行蒸发。

潜水和承压水的来源是通过径流或者是大气层的降水,主要的排泄方法是通过人工的开采;二,地下水的结构和种类不同,那么它的结构设计和应用年限也不一样。

地下室抗浮设计常见问题及要点分析

地下室抗浮设计常见问题及要点分析

地下室抗浮设计常见问题及要点分析随着经济的发展、城市人口密度的不断增加,地下空间的室内空间开发和利用越来越受到重视,阁楼的埋深也越来越大,因此建筑物的抗浮结构性问题越来越突出,尤其在南方或者滨河地带,由于地下水位一般比较高,地下室的抗浮设计成为影响工程安全和投资额的重要问题。

近年来,部分地下建筑结构因降雨影响,地下水位升高,出现了一些地下车库上浮破坏的工程事故,如某体育中心游泳馆,地下室上浮引致上部结构梁、板、柱产生大量裂缝,有些铁制丧失承载能力;某高层建筑地下室顶盖局部隆起高达350mm,柱间板出现45°破坏性裂缝。

某医院两层瓦理棕地下车库,在施工向下调整过程过程中出现全面性上浮,最大上浮垂直达到1.42m。

近日,由于出现明显连日强降水,2021年7月11日,南昌万科天空之城又出现了因地库上浮,地下室40多根承重柱剪断,墙体开裂、顶板开裂质量问题。

(见图片)诸如此类环境问题时有发生,造成了不良的社会影响和巨大的财产损失。

究其原因,既有现有抗浮各规范不统一、抗浮设计概念不清、水浮力传递融资途径混乱、抗浮节点构造不合理等诸多方面因素,也有施工阶段未重视抗浮模块化、忽视地表水浮力不利影响等原因,为避免类似现象出现,结构设计外观设计人员在地下室抗浮设计时,必须重视以下几个五方面要点。

《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ/T72-2021规定了勘察单位分析提出抗浮设计水位的合理建议,并规定了抗浮设计水位确定原则:1.抗浮设防水位宜取地下室自施工期间至全使用寿命期间可能遇到的最高水位。

水势该水位应根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型、各层地下水水位及变化和地下水补给、径流、排泄市场条件等因素综合确定。

当拟建建筑物区域有长期水位观测资料时,按照最高水位和地下室使用期间水位变化,结合当地经验修正后确定。

2.施工期间的抗浮设防水位可按勘察时实测的场地最高水位,并结合季节变化导致地下水位可能升高的因素,以及结构自重和覆土尚未施加时,浮力对地下总合结构的不利影响等综合确定。

地下室抗浮问题的原因分析和应对措施

地下室抗浮问题的原因分析和应对措施提要:本文针对地下室抗浮问题提出一些看法和应对措施,以防止屋子里浮升、结构破坏、底板裂缝、漏水等事故的暴发。

问题的提出当今城乡建筑大量兴建,因人防、地下停车场、机器设备用房的需要有,配套的地下室随处都有,少则一层多则好几层,随之会带来了许多问题,其中地下室的抗浮是一个大问题。

常言道:“土好挡水难防”,可见水对地下室结构性问题的诸多矛盾严重性。

地下水有它的隐蔽性,往往被当代人所忽视,无不明确充分估计它所带来严重后果,给日后留下严重的后遗症,其危害极大,我们可以通过工程实例来说明抗浮设计的重要性。

工程实例A工程:地面以上建有多幢小座落在高层建筑,地下一层连成一片,地下室顶板面大部分为空旷绿化带,没有较大的压重。

正当施工顶板面层又未堆土之时却遇到连续大雨未过二天地下室地面有明显隆起,最大处外缘有三十余公分,呈明显的倒锅底形(见图一),且底板出现很多通长裂缝,部分柱子上、下端开裂,钢筋裸露。

对照图纸,地下室隆起和裂缝处均在小高层楼房之间的纯地下室范围。

上面有楼房的地下室底板却无任何问题。

经了解,设计抗浮水位是根据勘察报告提的指定水位,约低于地面2米,计算书从纯理论上看有根有据也无大错。

再了解施工情况,底板下垫层为石子灌砂再做一点简易的找平层,侧墙外周围的建筑拉圾土快速推填,这些给后期留下了隐患。

经现场底板钻孔,立刻有水喷射出来,形成几米高的水柱,这现象证明地下室底板下有水压,可想大雨想着内涝期间水压更高。

后来在地下室四周挖坑抽水,室内小孔水柱极限值才慢慢下降。

查看地质资料:该场地有很厚的淤泥层,透水系数也很小,本可当做不透水层,但底板下却有强大压力还是造成了上述事故。

图一地下室横剖面起拱示意图B工程:地下二层,柱网9米×9米,底板底深约10米,底板厚500,上下配Φ16@200双向。

地面以上可分东、西二区,东区地上一层,西区地上五层。

在前半期施工后期清扫西区地下室底板时发现有明显裂缝,并从裂缝中有水渗涌,要不断抽水。

关于地下室抗浮设计中相关问题的探讨

关于地下室抗浮设计中相关问题的探讨摘要:现阶段,随着社会的进步和经济的增长,高层建筑在城市大量的兴起,为了充分利用地下空间,一层或多层地下室越来越多。

由于地下室的埋置深度较大,大多数城市的地下水位较浅,地下室的抗浮设计就显得尤为重要。

该文对地下室常见的三种上浮破坏形式进行了讲解,并对地下室抗浮设计中比较重要的设防水位的确定及其影响因素进行了分析说明。

同时,该文结合具体的工程,详细讲解了地下室的抗浮设计,主要研究了抗浮设防水位的取值,抗浮措施的选取,地下室在水浮力作用下的受力等问题。

关键词:地下室;抗浮设计;问题引言随着城市建设的迅速发展,城市用地日趋紧张,同时人们对地下车库的要求逐步增多,带地下室的建筑将越来越多,并且地下室层数也逐渐增多。

地下室抗浮设计是地下室结构设计中的重要内容,合理确定地下室抗浮水位标高、选择适当的抗浮措施及施工期间地下室水位的有效控制,关系到地下室工程的建设造价及使用与施工期间的安全,否则就有可能造成地下室工程建设的投资浪费或可能导致地下室抗浮能力不足而引起结构破坏,因此地下室抗浮问题应引起设计与施工人员的高度重视。

1抗浮水位的确定抗浮设防水位一般由地勘单位给出,在一般的情况下,地勘单位会结合场地条件和历史记录给出建议值。

若遇到工程存在抗浮问题时一般可建议业主进行专门的抗浮设防水文咨询,对抗浮设防水位进行专门的研究。

抗浮设防水位的确定主要包括如下影响因素:(1)现有场地地下水类型及分布情况。

常见地下水类型包括上层滞水、潜水及承压水三大类。

上层滞水主要补给方式为大气降水,排泄方式是地表蒸发。

潜水及承压水的补给方式为径流及大气降水,主要排泄方式是人工开采。

(2)不同类型地下水在结构设计使用年限内的预期变化情况。

以北京地区为例,在南水北调、官厅水库放水、北京地区限制地下水开采措施等因素影响下,北京地区地下水位可能有0.5-1.0m的涨幅。

地下水压力随土层深度曲线比较复杂,文献总结了若干情况下水压力计算式见图1。

高层建筑地下室抗浮设计的几个问题

高层建筑地下室抗浮设计的几个问题摘要:由于高层建筑可以容纳更多定居的员工,这可以减轻城市建设用地的焦虑,因此近年来高层建筑的总数不断增加。

然而,由于高层建筑总体高度较高,结构复杂,有必要做好科学设计工作,特别是在地下室设计工作中,我们必须选择科学的抗浮设计技术,确立抗浮设计的重要要点,并根据工程建筑的具体情况,准确把握地下室抗浮设计中常见的问题,从而合理提高地下室的整体质量,充分发挥地下室的真实效果,从而促进高层建筑的整体品牌提升。

关键词:高层建筑;地下室;抗浮设计1地下室抗浮设计概述地下室抗浮设计是指根据地下水量确定承受浮力的高层建筑尺寸的设计步骤。

地下室的抗浮设计有利于平衡高层建筑本身的总重量。

此外,它可以平衡地下室所承受的荷载,使地下室结构更加稳定,提高高层建筑的整体可靠性。

根据结构设计的定义和相关工作经验,地下室抗浮设计一般可分为整体抗浮设计和局部抗浮设计;在基底抗浮设计中,地表水浮力是一个更为关键的因素。

在计算浮力的前提下,必须改进地下室的抗浮结构和功能,以确保地下室抗浮设计方案的合理性。

2高层建筑地下室抗浮设计的要点2.1增加压重当地下室结构和现有压载物的重量之和略低于水浮力效率值时,可以选择提升压载物以抵抗浮力。

具体做法如下:方法1:增加地下室现浇板道碴。

通常,增加地下室现浇板的土壤厚度。

该方法还可以处理市政管道上部的铺设和城市景观的基本建设等问题。

方法2:在基底回填高密度的原材料。

基坑内的原状土、混凝土垫层和矿渣混凝土一般选用,其密度应为相应原材料的较小值。

方法3:依靠高层建筑结构的重量作为间接重量。

对于大中型办公楼和高层住宅小区的附属地下室,上部主楼的一部分净重远高于相应范围内的水浮力。

通过提高主楼附近基础底板的厚度和柱梁预制构件的抗弯刚度,可以合理分散上部主楼的净重,以增加主楼附近地下室的净重。

提升压载和抗浮的方式方便、快速、可靠,管理成本低,具有显著的优势。

然而,它仍然有一些缺点。

地下室抗浮设计中的常见问题及措施

地下室抗浮设计中的常见问题及措施摘要:本文介绍了抗浮问题的重要性,剖析了抗浮设计中的常见问题,给出了抗浮设计的具体措施,并分析了每种措施的优缺点,对实际工程项目的抗浮设计提供了理论借鉴。

关键词:抗浮结构设计措施分析对于地下室的设计,抗浮问题是一个必须要关注并且非常重要的问题,但现实中,许多地下室因水浮力而导致结构整体上浮或地下室底板局部隆起,造成工程事故和经济损失。

2020年7月南昌市某项目地库,在连续多天降雨之后,出现了地下40多根柱子破坏,地库底板隆起,该工程事故造成严重的社会影响和经济损失。

这也说明抗浮的问题应足够重视,否则一旦出现问题,后果相当严重。

房屋的抗浮问题,就和船航行大海一样,大江、大河和大海上经常航行着万吨级以上大船,可见水的作用力之大。

地下室底板和侧墙形成了一个密闭的空间,就像一条“船”,而它的水浮力就是我们初中时候学的公式,浸泡在水中的体积乘以水容重。

例如,一个100×50m的地下室,水位浸泡高度为5m,它的浮力为25000吨,而一般独立的两层混凝土地下室的结构自重约为15000吨,若不采用相应措施,必然会出现上浮。

地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不被破坏。

因此,地下室的抗浮设计必须进行整体抗浮和局部抗浮验算。

在多个地下室因水浮力作用而引发的工程事故中,发现有些设计人员对地下水的作用认识不足,抗浮设计的基本概念不够清晰,常见的有下列几种情况:1)对于抗浮问题认识不足,想当然认为地下室怎么会浮起来,设计过程中,忽视整体结构的抗浮验算分析,忽视施工中的抗浮措施,只重视结构构件的配筋设计。

2)地下室底板裂缝、漏水,某些实质上是由于地下水的作用力远大于手里构件的设计荷载而造的工程事故,归咎于温度应力作用或砼施工质量。

3)对于基底为不透水土层的地基(基岩、坚硬粘土),深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护,忽视地表水可能引起的水浮力作用。

为了防止地下室的整体上浮,我们通常采用“压”、“拉”、“压拉结合”的三种方式。

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地下室抗浮设计相关问题————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:地下室抗浮设计中的几个问题讨论摘要:许多地下室因水浮力而导致结构整体上浮或地下室底板局部隆起,造成工程事故和经济损失。

本文对这些工程事故产生的技术因素进行归纳总结,与同行共同探讨。

主题词:地下室,整体抗浮,局部抗浮,传力途径,锚杆近几年来,有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故,如某医院两层独立地下车库,在施工过程中出现整体上浮,最大上浮高度达到1.42m;又如,某体育中心游泳馆,地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝,有些构件丧失承载能力;再如,某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm,柱间板出现45°破坏性裂缝……诸如此类问题时有发生,造成了不良的社会影响和财产的损失。

本文对这些事故的产生原因归纳总结成以下四个方面,与同行们共同讨论:一、抗浮设计基本概念在多个地下室因水浮力作用而引发的工程亊故中,发现有些设计人员对地下水的作用认识不足,抗浮设计的基本概念不够清晰,常见的有下列几种情况:1)重视地下室的梁、板、柱、墙的结构构件设计,忽视整体结构的抗浮验算分析,忽视施工中的抗浮措施,认为具有上万吨自重的地下室怎么会浮起来呢?2)地下室底板裂缝、漏水,甚至成为地下游泳池,把某些实质上是由于地下水的作用力远大于手里构件的设计荷载而造的工程事故,归咎于温度应力作用或砼施工质量。

3)对于基底为不透水土层的地基(基岩、坚硬粘土),深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护,忽视地表水可能引起的水浮力作用。

试想万吨级以上大船能在江、河、海中航行,可见水的作用力之大。

地下室底板和侧墙形成了一个密闭的空间,就像一条“船”,它的水浮力是它浸泡在水中的体积乘以水容重。

例如,一个50×100m的地下室,水位浸泡高度为5m,它的浮力为25000吨,而一般独立的两层混凝土地下室的结构自重约为15000吨,若不采用相应措施,必然上浮。

地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮,船身又不被破坏。

因此,地下室的抗浮设计必须进行整体抗浮和局部抗浮验算。

为防止地下室整体上浮,我们通常采用三类做法,“压”、“拉”和“压拉并举”。

“压”就是利用建筑的自重(包括结构自重、建筑装修、上部或四周覆土等,不含楼面活荷载)平衡地下室水的总浮力;“拉”就是设置抗拉桩、锚杆等,强制拉住建筑防止上浮;“压拉并举”就是利用建筑自重不能满足抗浮要求时增加“拉”的做法,即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。

无论是“压”还是“拉”的做法,除了对梁、板、墙、柱结构构件的强度、变形和裂缝验算外,还必须进行抗浮验算,保证压力或拉力大于水的上浮力,即满足静力平衡条件。

抗浮验算中,应分别进行整体和局部抗浮验算。

特别是对于大面积地下室,其上部建有多栋高层和低层建筑,建筑自重不均匀,当上部为高层或恒荷载较大时,该范围的压重较大,而上部没有建筑或建筑层数不多的范围,压重可能不能平衡水浮力的作用,因此应进行分区、分块的局部抗浮验算。

然而,有些设计人员只对地下室底板的梁、板、墙在地下水浮力荷载作用下的进行强度、变形和裂缝计算,而缺失地下室的抗浮设计意识。

虽然在一些无地下水的工程中未发生工程事故,但当有地下水作用的工程,地下水会给地下室结构带来严重破坏,且难以进行复原处理。

又如,有些设计人员利用上部结构自重抗浮,只计算上部结构总自重标准值大于总的水浮力设计值,就认为抗浮设计满足要求,未分析其上部自重荷载的分布和抗浮力的传递途径,造成局部范围因抗浮压力或拉力小于水浮力,导致底板隆起,甚至造成地下室及上部结构构件大面积破坏。

再如,在地下室底板计算中只验算强度不进行变形的裂缝宽度的计算,造成底板产生裂缝,漏水严重,形成“地下游泳池”。

更值得一提的是,有些设计人员和施工人员对地表水作用认识不足,当地下室地基为不透水的岩层且支护严密的基坑,认为不存在水浮力,造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点。

此类基坑一旦暴雨来临,地面的地表水可能流入基坑,低洼场区或城区地下下水管道复杂的地段,极易形成“脚盆”效应,基坑成为“大脚盆”,地下室就是“小脚盆”。

在施工过程中,若未及时,水的破坏力较之四周松散的土层的基坑更严重,因为水易进难出;另一方面,若对四周回填土的施工没有进行认真处理,不能形成止水带,在使用期间同样会产生“脚盆”效应。

有些设计人员和施工人员对“脚盆”效应认识不足,设计图纸对施工时抗浮措施的要求只字不提,施工人员在施工过程中不关注降水或在抗浮结构未达到设计预定目标时就停止降水,该类地下室上浮事件在南方地区时有发生。

产生上述现象的主要原因,除缺乏经验外,主要是对我国现行的技术规范,规定还不熟悉。

例如《地下室防水技术规范》在第10章中明确规定了,“明挖法地下室防水施工时,地下水位应降至工程底部最低高程500mm以下,降水作用应持续至回填完毕”。

建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8款中,规定了“地下室抗浮(防水)设计水位及抗浮措施,施工期间的降水要求及终止降水的条件等;”应在结构设计说明中明示,这些规定是经验的总结,我们应该按照相关规定做好地下室的抗浮设计和施工的抗浮措施。

二、地下室抗浮水位的确定有些勘察单位提供的勘察报告对地下室的抗浮水位阐述不严谨,设计人员又缺乏对勘察报告的认真研读和分析,表现出如下四种情况的随意性:1、勘察报告未明确抗浮水位,只描述钻孔的可见水位,设计人员凭需要定抗浮水位。

2、临近江河且建筑场地土层具有透水性,按一般场地提出抗浮水位,未考虑设计基准期内江河最高洪水位的影响。

3、根据业主节约投资的需要或改变原设计意图新增地下室,既不进行补充勘察,又不分析场地地下水文地质条件,随意确定抗浮水位,严重缺乏设计依据。

4、建筑场地为坡地时,勘测报告只提供了整个场区的抗浮水位,对场区内的某些单体建筑地下室抗浮水位的取值出现远高于建筑设计的地坪标高现象,设计人员也不进行分析,照搬整个场区的抗浮水位进行地下室抗浮设计,造成极大浪费。

以上四种情况中,前三种,在一些实际工程中因抗浮能力不够而导致地下结构及上部结构的破坏,影响结构安全,最后一种因选择抗浮水位不合理,导致了工程投资增大和资源浪费。

地下室抗浮水位是一个复杂的问题,场地土层差异性,场地地下水复杂多变性,给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难,但抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个重要的参数。

究竟如何做到既安全又合理的确定?勘察、设计人员应遵照《岩土工程勘察规范》(GB 50021)及《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72——2004)的相关规定进行勘察和分析。

《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2条对场地地下水抗浮设防水位的综合确定明确规定如下:1、当有长期水位观测资料时,场地抗浮设防水位可用实测最高水位,无长期水位观察资料时,应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2、场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。

3、只考虑施工期间的抗浮设防时,抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。

除参照相关规定外,对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证:一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时,应进行专门论证;二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时,应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响,不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。

水往低处流,若建筑物一侧或多侧是敞开的,可以通过建筑排水构造措施将地下水引出采用直接排放,水浮力是不可能高出室外地坪的;三是在有水头压差的江、河岸边,且存在透水层,应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位,以确保设计使用年限内可能出现的最不利情况时的建筑结构安全;四是对于雨水丰富的南方地区,尤其应注意因地面标高发生变化后,对原勘察报告抗浮水位的修正,考虑地表水聚集效应引起的地下室抗浮水位的提高,合理进行抗浮设计。

三、抗浮验算的几个参数讨论ﻫ水浮力的分项系数、抵抗力的分项系、抗浮锚杆钢筋抗拉工作条件系数、抗拉设计强度等相关参数如何取值,是目前在建筑地下室抗浮设计中值得探讨的问题。

1.我国不同规范对水浮力和抵抗力的分项系数有不同的取值,造成设计人员分项系数取值时的依据不足。

《荷载规范》中第3.2.5条规定,永久荷载的分项系数γG作为抵抗水浮力的结构自重,该值在《建筑结构荷载规范》2001版中明确取0.9,但在2006版中取消0.9的提法。

作为可变荷载的水浮力,其分项系数γQ应如何取值呢?在《荷载规范》中第3.2.5条中,“对结构倾覆、滑移和漂浮验算,荷载的分项系数应按有关结构设计规范的规定采用”。

在查阅相关的结构设计规范中,民用建筑地下室及人民防空地下室均未涉及到此项内容,只有《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069提到了对有关的荷载分项系数问题。

ﻫ《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002第5.2.2条和5.2.3条中比较清楚的表述了,对于抗浮结构的设计,地表水或地下水作用应是第一可变荷载,在进行结构构件的强度计算时,它的分项系数取为 1.27;即,在结构构件的强度计算时,结构有利组合时抗力的分项系数取 1.0,水浮力的基本组合设计值为标准值乘上1.27。

当计算整体抗浮的稳定性时,抵抗力只计入永久荷载,水浮力采用标准值乘以抗力系数Ks(取1.05)。

但其水浮力的作用和结构的受力性能应是相似的。

在相关规范还没有做出明确规定之前,此规范的相关参数值得借鉴。

但对地下水丰富且水文地质条件复杂的地下室,笔者基于民用建筑地下室和给排水构筑物在使用功能上毕竟存在着差异,前者是涉及到人们的生命财产安全,后者涉及到生产工艺和使用,故建议按荷载规范中的永久荷载和可变荷载的方法来确定分项系数。

根据《建筑结构荷载规范》第3.1.1条的条文说明,“按《工程结构可靠度统一标准》GB50153的规定,水位不变的水压力按永久荷载考虑,水位变化的水压力按可变荷载考虑”,是否可以理解为当抗浮水位平室外地坪时,水压力是不可能再增加了,视为不变的水压力。

加之,在验算抗浮时,水浮力为主要可变荷载效应来控制的组合,它的分项系数宜取1.20;当抗浮水位低于室外地坪,水压力有可能再增加,视为可变荷载,它的分项系数宜取为1.4,抗力的荷载系数为1.0。

2.锚杆钢筋截面计算抗浮锚杆设计时,锚杆钢筋截面面积计算现行的相关规范计算方法不尽统一,因此,设计中经常出现两种不同的设计计算公式。

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