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1、 地下室抗浮设计的探讨与思考地下室抗浮设计的探讨与思考一、抗浮设计的基本原理一、抗浮设计的基本原理n水对地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理，水对物体的浮力等于物体排开同体积水的重量。同时水的浮力作用也遵循连通管原理，即不同截面尺寸的各连通管水位等高，且压强相等。因此，当地下建筑物与周围介质间存在薄层自由水膜时，无论水的性质是潜水、上层滞水或承压水，即可产生强度为h的浮力（为水的重度，h为建筑物基底以上的水深），当水浮力强度大于地下建筑物单位面积的重量时，建筑物即可浮起，当水不断补充时，建筑物将不断上浮，所以，建筑物浮起是一个渐进过程。水量的大小只是控制着建筑物上浮速度和上浮量，而水位高低则是
2、控制建筑物上浮的基本要素。二、抗浮设计的方法二、抗浮设计的方法三、抗浮设计的流程三、抗浮设计的流程四、如何确定抗浮水位n省标建筑地基基础设计规范5.1.4条规定“地下水的设防水位应取建筑物设计使用年限内（包括施工期）可能产生的最高水位” ，“如如果果岩岩土土勘勘察察报报告告中中没没有有提提供供地地下下水水的的最最高高水水位位时时，地地下下水水设设防防水水位可取建筑物室外地坪标高位可取建筑物室外地坪标高”。n行业标准高层建筑岩土工程勘察规程8.6.2条规定“当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、
3、地下水补给、排泄条件等因素综合确定”。 其条文说明中指出“我我国国南南方方滨滨海海和和滨滨江江地地区区，经经常常发发生生街街道道浸浸水水现现象象，抗抗浮浮设设防防水水位位可可取取室室外外地地坪坪标高标高”。规范规定规范规定n行业标准高层建筑岩土工程勘察规程8.6.5条规定“地地下下水水在在稳稳定定水水位位作作用用下下所所受受的的浮浮力力应应按按静静水水压压力力计计算算，对对临临时时高高水水位位作作用用下下所所受受的的浮浮力力，在在粘粘性性土土地地基基中中可可以以根根据经验适当折减据经验适当折减”。 其条文说明指出“即使地下室底板直接和基岩接触的情况，由由于于基基岩岩总总是是总总在在节节理理和和
4、裂裂隙隙等等，且且混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面也也存存在在微微裂裂隙隙，静水压力也不宜折减静水压力也不宜折减”。n行业标准高层建筑岩土工程勘察规程8.6.4条规定“对对位位于于斜斜坡坡地地段段的的地地下下室室或或其其他他可可能能产产生生明明显显水水头头差差的的场场地地上上的的地地下下室室进进行行抗抗浮浮设设计计时时，应应考考虑虑地地下下水水渗渗流流在在地地下下室室底底板板产产生生的的非非均均布布荷荷载载对对地地下下室室结结构构的的影响影响”。五、关于抗拔锚杆设计方法讨论五、关于抗拔锚杆设计方法讨论（一）锚杆杆体的截面面积的确定（一）锚杆杆体的截面面积的确定n1.依据依据岩土锚杆（索）技
5、术规程岩土锚杆（索）技术规程（CECS22：2005） n说明：以下讨论均假定说明：以下讨论均假定假定锚杆抗拔承载力设计值为Nt=600KNn2.依依据据广广东东省省标标准准建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范（DBJ 15-31-2003） n3.分析比较分析比较 （二）（二）锚杆锚固端长度（入岩深度）的确定锚杆锚固端长度（入岩深度）的确定（假定全部入微风化泥质粉砂岩）（假定全部入微风化泥质粉砂岩） n1.依据依据岩土锚杆（索）技术规程岩土锚杆（索）技术规程 n2.依据省标依据省标建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 n3.总结总结 六、关于抗拔桩的裂缝控制标准和计算方法讨论六、关于
6、抗拔桩的裂缝控制标准和计算方法讨论n依据依据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ 94-2008n二二a环环境境类类别别是是指指“室室内内潮潮湿湿环环境境；非非严严寒寒和和非非寒寒冷冷地地区区的的露露天天环环境境、与与无无侵侵蚀性的水或土壤直接接触的环境蚀性的水或土壤直接接触的环境”。n根根据据上上述述规规定定可可以以推推断断：处处于于稳稳定定水水位位以以下下与与无无侵侵蚀蚀性性的的水水或或土土壤壤接接触触的的桩桩可以按可以按0.3mm裂缝控制。裂缝控制。依据依据混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB 50010-2002n根据上表可推断：抗拔桩裂缝应按根据上表可推断：抗拔桩裂缝应按0.2
7、mm控制。控制。依据广东省标准依据广东省标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003n10.2.7条第条第4款明确规定款明确规定“对受长期水平荷载或抗拔桩，对受长期水平荷载或抗拔桩，应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不应大于应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不应大于0.2mm” 。依据国家标准依据国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007-2002n8.5.8条明确规定条明确规定“当基桩承受拔力时，应对桩基进行当基桩承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算抗拔验算及桩身抗裂验算” 。n但该规范未明确裂缝宽度按但该规范未明确裂缝宽度按0
8、.2mm还是还是0.3mm控制。控制。各规范规定对比分析各规范规定对比分析规范砼规 省基 国基 新桩裂缝宽度0.2mm0.2mm未明确0.3或0.2n个人观点：赞同个人观点：赞同新桩基新桩基的规定。的规定。 如珠江新城地区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性，当地如珠江新城地区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性，当地下室较深时，基桩肯定是一致处于稳定水位以下，因下室较深时，基桩肯定是一致处于稳定水位以下，因此可以按此可以按0.3mm裂缝宽度控制，没有必要按裂缝宽度控制，没有必要按0.2mm裂缝控制。裂缝控制。抗拔桩裂缝宽度的计算方法抗拔桩裂缝宽度的计算方法n砼规砼规8.1.2条规定条规定“计算裂缝宽度时应按荷载
9、效应计算裂缝宽度时应按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度”，且条文说明中指出且条文说明中指出“考虑了短期裂缝宽度的扩大系数考虑了短期裂缝宽度的扩大系数” 。n因此，个人认为：计算抗拔桩的桩身裂缝宽度时，不因此，个人认为：计算抗拔桩的桩身裂缝宽度时，不能采用最高水头，而应采用能采用最高水头，而应采用“正常使用时的地下水位正常使用时的地下水位（而不是某一两次下暴雨后的水位）（而不是某一两次下暴雨后的水位）”。当然这个正。当然这个正常使用的时的水位不容易确定，但显然这个水位比最常使用的时的水位不容易确定，但显然这个水位比最高水位要低一些。采用
10、最高水位进行抗拔桩裂缝宽度高水位要低一些。采用最高水位进行抗拔桩裂缝宽度验算是不合理和不经济的。验算是不合理和不经济的。某抗拔桩裂缝计算对比分析某抗拔桩裂缝计算对比分析n假定某抗拔桩直径假定某抗拔桩直径D=1200mm，最高水头产生的抗拔桩拉力，最高水头产生的抗拔桩拉力N=5000KN，常水头产生的抗拔桩拉力，常水头产生的抗拔桩拉力N=4000KN，桩长已满足设计，桩长已满足设计要求，下面采用不同的水头和不同的裂缝控制标准进行桩身配筋设计要求，下面采用不同的水头和不同的裂缝控制标准进行桩身配筋设计 。n钢筋采用钢筋采用HRB335，混凝土采用，混凝土采用C30.n根据下表分析可以看出，当按常水
11、位进行根据下表分析可以看出，当按常水位进行0.3mm裂缝宽度计算得到钢筋裂缝宽度计算得到钢筋与按最高水头按承载力计算并考虑钢筋腐蚀影响所得的钢筋一致。与按最高水头按承载力计算并考虑钢筋腐蚀影响所得的钢筋一致。按N=5000KN进行轴心受拉构件承载力设计按N=5000KN进行轴心受拉构件0.2mm裂缝宽度验算按N=5000KN进行轴心受拉构件0.3mm裂缝宽度验算按N=4000KN进行轴心受拉构件0.3mm裂缝宽度验算需要34根25mm；考虑腐蚀，加大一级，为34根28mm。52根28mm41根28mm34根28mm结论结论n抗拔桩承载力设计和正常使用（裂缝宽度）应分别最高水抗拔桩承载力设计和正
12、常使用（裂缝宽度）应分别最高水头和正常使用阶段水头，裂缝计算也采用最高水头是不合头和正常使用阶段水头，裂缝计算也采用最高水头是不合理和不经济的。理和不经济的。n抗拔桩裂缝宽度限值应根据地下水腐蚀性情况和地下水位抗拔桩裂缝宽度限值应根据地下水腐蚀性情况和地下水位变化情况确定是变化情况确定是0.2还是还是0.3mm。不分情况均按。不分情况均按0.2mm控制是不合适的，会造成不必要的浪费。控制是不合适的，会造成不必要的浪费。n当地下水无腐蚀性且地下室较深时，按承载力计算并考虑当地下水无腐蚀性且地下室较深时，按承载力计算并考虑腐蚀提高一级直径后钢筋量应与按腐蚀提高一级直径后钢筋量应与按0.3裂缝宽度计算所得裂缝宽度计算所得的钢筋量基本一致。的钢筋量基本一致。七、工程实例分析七、工程实例分析（一）保利威座大厦（一）保利威座大厦（二）广州时代湾广场（二）广州时代湾广场（三）汇美大厦（三）汇美大厦谢谢大家！
