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摘要:随着建设用地的日益减少,地下室的修建也十分普遍。而地下室抗浮设计则是一个普遍存在的技术问题,一旦处理不当将影响建筑的安全性。因此,浅析地下室抗浮设计具有重要的意义。本文首先对地下室抗浮设计相关内容进行了概述,详细探讨了抗浮设计的问题及处理,旨在促进我国地下室工程的发展。
关键词:地下室;抗浮设计
改革开放30年来,随着经济的迅速发展,城市建设的加速,人们对地下室空间的利用要求越来越高,地下室、人防地下室建设数量越来越多,面积也越来越大,因此在结构设计中,如何解决地下室的抗浮问题已经成为一个经常面临的问题,引起工程师的广泛关注。
1 地下室抗浮设计相关内容概述
在进行地下室设计时,设计人员在接到工艺提供的条件后,首先要考虑的就是变形缝的设计位置和构筑物的抗浮稳定验算,地下室接触最多的就是各种泵房、池体、井室及管道等等,抗浮稳定计算往往对结构的底板及壁板厚度起控制作用,同时也就决定工程的造价。
1.1计算抗浮稳定性是进行地下室抗浮设计的主要思路
在地下室施工前期,需要考虑地下室的整体及局部抗浮稳定计算,明挖法施工的地下室,在施工阶段发生浮起的事故时有发生,尤其是在暴雨特发季节,一旦基坑积水未及时排除,地下室尤如一艘漂浮在基坑中的船,当施工阶段构筑物的自重及抗浮构件的抗拔力不足以平衡水浮力时,就会出现构筑物因抗浮不够而失稳,这种现象应引起设计及施工人员的高度重视。因此设计人员应明确提出施工过程中的排水要求或采取其它临时抗浮措施,施工期的抗浮应由施工单位根据施工进度进展情况及时负责验算。使用阶段抗浮稳定计算:整体及局部抗浮稳定均应得到保证,设计人员往往忽略局部抗浮稳定的计算。如地下室在考虑结构本身自重、外挑部分土柱有效重量及上部结构自重后,满足整体抗浮稳定要求,但在局部荷载较小的部分,构筑物荷载不能平衡水的浮力,此时,地下室局部浮起,使结构应力重分配,造成部分结构受损或破坏。特殊情况下的整体及局部抗浮稳定验算:指的是位于地下的构筑物在设备安装和检修需空池时,设计人员应考虑此工况的抗浮稳定性,并提供相应的抗浮措施和对应的地下水位。
1.2计算地下室的外墙、底板等建筑构件的强度
在地下结构满足整体及局部稳定的前提下,应进行地下结构底板、壁板的内力和裂缝宽度的计算,裂缝最大宽度应按相关规范要求取用。当构筑物重量不能平衡水的浮力时,需设置抗拔构件,如抗拔桩及锚杆等。对于设计等级为甲级的抗拔构件的抗力应通过抗拔静载荷试验确定,不能以估算值为依据,对于设计等级为乙、丙级的抗拔构件,可按有关规范进行计算。
1.3确定抗浮水位及抗浮安全系数
规范规定,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;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、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。实际上,确定抗浮水位是一个复杂问题,抗浮水位的高低与地形、地下水位类型、土质等多种因素有关,应综合多种因素分析确定,不能简单地取用勘察报告提供的勘察期的水位。
抗浮水位确定后就应进行抗浮稳定计算,此时可认为地下水是稳定的水位,按永久荷载考虑,结构抗浮稳定安全系数K=G/W≥1.05,其中G为结构自重及底板外挑部分土柱有效重量的标准值,W为地下结构排水总重量。
2 抗浮设计的问题及处理
2.1重视地下室梁、板、柱、墙的结构构件设计,忽视整体抗浮验算,忽视施工的抗浮措施。
2.2设计利用上部结构自重抗浮,不仅要看上部结构总自重标准值大于总的水浮力设计值,还要分析其上部自重荷载的分布和抗浮力的传递途径。避免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。
2.3在地下室底板计算中不仅要验算强度,还要进行变形的裂缝宽度的计算,避免造成底板产生裂缝,漏水严重,形成“地下游泳池”。
2.4高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时,在抗水板下设褥垫,以保证实际受力与设计计算模型相同。高层建筑地下室设计时,当底板下的土质较好时,地下室底板自重、地下室隔墙和水池等荷载可以考虑由底板下的土层直接承受。
3 结束语
综上所述,浅析地下室抗浮设计对工程的抗浮问题具有重要的作用。因此要进一步加强抗浮设计问题的处理措施,这样才能促进我国地下室工程的发展。
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