最全的抗浮设计30页PPT

问题一：
建筑自重与抗拔桩怎样共同抵抗浮力？
一、结构自重与抗拔桩怎样共同抗浮？
一道中学物理题：
潜水艇自重16000,排水量2000 。
（1）锚索上总拉力多大？
× − =
（2）艇中注入200 水后，索上总拉力多大？
× − − × =
（3）再注入210 水，会产生怎样变化？
− × = −
结构自重总是先于桩来抵抗水浮力的
问题二：
外荷载—水浮力不是正态分布的随机变量
二、浮力的计算和设计水位的取值
抗浮设计计算的外荷载——浮力
荷载规范对荷载的统一处理方法：
荷载都是符合正态分布的随机变量；统计平均值称为荷载标准
地下水的大量开采，
地下水位逐年下降。
近年来由于地下水
开产的控制和南水
北调地下水位呈上
升趋势
二、浮力的计算和设计水位的取值
1、取可能发生的最高水位和最低水位来计算抗
浮设计水位；
2、要考虑工程建设后，大面积地面标高的变化，
设计水位必须最后由设计人员把控和取值。
问题三：
抗浮设计计算只能采用
总安全系数的表达式
结构自重为： 5779.2()；
一个开间建筑物自重最高设计水位为室外地面，总水浮力：ℎ = 10836()
常年平均地下水水位在室外地面以下-1.50m：0 = 9752.4()
极端最低地下水位为地面以下-3.0m： = 8668.8()
三、抗浮设计计算只能采用总安全系数的表达式
4.30
1000（kN）
1.18
1.56
1.88
2.15
2.42
2.69
主筋费用（元/每立方砼）

二、整体抗浮计算
Gk=Gk1+γs×h2 Nw,k=γw×hw
二、整体抗浮计算
Gk=Gk1+γw×h21+γs’×h21+γs×h22 =Gk1+γs×h2 Nw,k=γw×hw
二、整体抗浮计算
Gk=Gk1+γw×h2+γs’×h2+γw×h3 =Gk1+γs×h2+γw×h3 Nw,k=γw×hw =γw×(h1 +h2) +γw×h3
三、局部抗浮设计
按照表9.2.4进行分配结束后，根据承载力及裂缝计算公式进行计算，以上图计算为 例。 1.承载力计算：
防水板承受的净水浮力：q=1.35×51 -（0.5×16+0.4×25）=50.85KN/m2
① 对X方向板的总弯矩设计值，按下式计算：
Mx=qly(lx-2C/3)2/8 ② 对Y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 q—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 C---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9.2.4进行分配
从设计步骤上可分为整体抗浮设计和局部抗浮设计
二、整体抗浮设计
1、整体抗浮设计应符合《地规》5.4.3 Gk/Nw,k≥Kw 式中：Gk——建筑物自重及压重之和
Nw,k——浮力作用值
Kw——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5.4.3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。
三、局部抗浮设计
表9.2.4
截面位置
端跨： 边支座截面负弯矩 跨中正弯矩 第一个内支座截面负弯矩 内跨： 支座截面负弯矩 跨中正弯矩

工程于1994年春完成地下室主体结构，后因故延至1996年夏才做完外 防水。在尚未完成回填的情况下，有关单位为防止地下室进水，将其所 有的进出口和预留孔进行了严密封堵。1996年9月20日，强热带风暴侵袭 海口，潮位上涨，地下室顶板浸水深度约50cm。体积达3万立方米的地 下室在封闭后犹如一个空箱，在地下水浮力的作用下，21日凌晨上浮高 出地面5~6m。
后经事故分析，由于当时的地质勘探是在旱季进行，地下室水位 偏低，不能反映雨季的情况，致使结构设计中的上浮荷载取值偏小， 底板配筋不足，从而导致在地下水位及浮力突然增加后，底板开裂。
海口某商场地下室上浮事故
该商场为地上4层，地下2层的框架结构，筏板基础，基底面标高11.2m，地下室顶板面-0.5m，地下室全高10.7m。
深圳阳光花园地下室上浮事故
•
为全埋的单建式地下一层人防工程，长48.9m，
宽21.5m，结构设计抗浮方式主要为压重抗浮。该工
ห้องสมุดไป่ตู้
程所处地原为填海造地滩涂，常年地下水位较高。
• 该地下室于1999年4月18日开始开挖基坑并用井 点降水，8月13日地下室主体结构施工完毕，8月21日 基坑土方回填。
• 施工单位在未采取其它抗浮措施的情况下，于8月 23日停止降水，4天后南侧上浮6cm，数天后又回落 至3.5cm；后因大雨，地下结构整体上浮倾斜（南侧 上浮达68cm，北侧上浮13cm），并造成回填土塌陷， 外墙柔性防水层接脱落，严重影响结构的整体使功能。
• 水位增高后15min浮力稳定 • 粉质粘土（透水性差）
• 风干并分层压实后用水浸泡15天 • 孔隙率n=41.0%（1组） • 水位增高后30min浮力稳定
➢模型试验方法
• 结构模型自由上浮试验 （空模型试验和模型压重试验）

最全的抗浮设计
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
Hale Waihona Puke ▪30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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最全的抗浮设计解读
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
Байду номын сангаас 61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！

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
边坡工程安全等级 一级 二级 三级
临时性锚杆 2.0 1.8 1.6
安全系数 永久性锚杆 2.6 2.4 2.2
四、抗浮锚杆设计
表8.2.3-2 岩体与锚固体极限粘结强度标准值
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
从设计步骤上可分为整体抗浮设计和局部抗浮设计
二、整体抗浮设计
1、整体抗浮设计应符合《地规》5.4.3 Gk/Nw,k≥Kw
式中：Gk——建筑物自重及压重之和 Nw,k——浮力作用值 Kw——抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05.
二、整体抗浮计算
Gk=Gk1+γw×h21+γs’×h21+γs×h22 =Gk1+γs×h2
Nw,k=γw×hw
二、整体抗浮计算
Gk=Gk1+γw×h2+γs’×h2+γw×h3 =Gk1+γs×h2+γw×h3
Nw,k=γw×hw =γw×(h1 +h2) +γw×h3
Gk=Gk1+γs×h2 Nw,k=γw×(h1 +h2) 但局部抗浮设计不适用
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（竖向构件可能也会增加造价）
三、局部抗浮设计
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

要求：
1）确定抗浮锚杆方案：每平米锚杆抗力=基底标高浮力-底板及其上部覆土
自重/Kw
2)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
下面以地下车库为例，对式5.4.3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。 Gk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。 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，自重标准值应取下限值
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三、局部抗浮设计
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
部抗浮设计应包含以下内容： 1）荷载确定：基底标高浮力-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1.35，自重 的分项系数取1.0 裂缝计算时取标准值 2）根据不同的基础形式选用不同的计算方法，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。 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 形式均需满足无梁楼盖的构造要求。
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二、整体抗浮设计
2、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
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 1）对于非岩石地基如粉质粘土、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、竖向构件长度增大。 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（竖向构件可能也会增加造价）

从科学意义上讲，是一个概率问题，不是确定性问题 。按理说，概率问题可以考虑主要影响因素建立数学 模型，算出不同概率的抗浮水位，再根据具体工程要 求，即超过预估水位产生的危害程度选用适当的超越 概率。但可惜，这种数学模型至今未能建立，而且参 数也难正确选定。
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典型地下结构型式的浮力计算
地面 地 下水位
地下结构
地下结构
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地面 地下水位
潜水含水层
地下结构
隔水层
桩
承压水头
承压含水层 18
现实工程问题只能依靠有经验的专业人员，在掌握充 分资料的基础上进行综合判断。为了避免个别人员和 个别单位的片面性，对重要工程有时需召开专家会议 集体论证。
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目录 0.引言 1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定 2.地下构筑物的抗浮措施
25
浮力消除型措施
降排水措施 通过疏排可以降低地下水位，这在基础工程施工，尤 其是深基坑降水工程中，已得到广泛的应用。地下构 筑物底板以上地下水位的降低，意味着地下水对地下 构筑物浮力的减小，因此，在理论上适当控制地下水 位，就可以使其满足地下构筑物抗浮的要求。
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地下水对地下构筑物产生的浮力计算不同于物体处于 地表水体的浮力计算，地下水对地下构筑物的浮力大 小与构筑物的基础埋置位置有直接的关系。
由于地下水是处于运动状态的，地下水位的变化决定 于它的补给和排泄条件。补排条件一方面受自然因素 的影响，是一个随机过程，另一方面还受人为因素的 影响，就更加剧了地下水位的动态变化。
在多层地下水场地，在含水层中的同一平面位置上， 上下各点的总水头相同，地下水的水压力可认为是静 水压力分布。如上下两个含水层中夹有一弱透水层， 在弱透水层中，由于沿垂直方向的渗流水头损失，同 一平面位置上，上下各点的总水头不相同，地下水的 水压力分布与静水压力有非常大的区别。随意套用历 史最高水位，显然是不合理的。

基础抗浮设计的有关概念
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
ห้องสมุดไป่ตู้
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利