文道教育这些技术要点必须清楚!,高层结构:地下室抗浮分析( 二 )


(3)泄水减压抗浮技术
泄水减压抗浮技术主要由泄水减压系统和汇排水系统构成 , 通过在地下室侧墙和底板一定位置按一定间距埋设直径为100mm的泄水孔 , 在泄水孔汇水端埋置一定面积的反滤层 , 其中反滤层主要由碎石构成 , 将渗入反滤层的水通过泄水孔引流到专门的室内排水沟中(见图1.2?1) , 同时在泄水孔中布置钢丝球来过滤泄水孔中的水 。 排水沟中水通过在室内设置引流进入排水井或者用于其他用途 , 这样该系统能够将地下室周围较高的水位通过将地下水渗流进入泄水孔排出 , 从而降低了地下水水位 , 释放了地下室底板的基底水浮力 , 最大程度减小了地下水对建筑物及环境的不利影响 。
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图1.2?1泄水减压抗浮工程大样图
1.3抗浮计算方法
(1)土体对基础和底板的约束模拟
地基对基础底板的约束可用土地基变形模量、线弹簧、点弹簧或点约束模拟 。 由于土对基础的受压起约束作用 , 对受拉则不起作用或作用很小 , 故当水浮力大于上部结构传来的竖向力时 , 应不考虑土的受拉作用 。
常用的基础设计软件包括PKPM-JCCAD , YJK-基础 , 广厦-基础CAD和SAFE软件 。
PKPM-JCCAD,YJK-基础和广厦-基础CAD均采用土地基变形模量模拟地基对地下室底板和基础的约束 , 均可仅考虑土体的受压作用 。
SAFE可采用土地基变形模量、线弹簧、点弹簧和点约束模拟基础底板与地基的约束 , 其中土地基变形模量只起受压作用 , 线弹簧和点弹簧可选择“线性拉压”、“只受压”或“只受拉” , 点约束起线性拉压作用 。
(2)整体抗浮计算方法
水浮力对底板的作用有3种情况:
【文道教育这些技术要点必须清楚!,高层结构:地下室抗浮分析】1)基础为筏板基础 , 水浮力与上部结构重量相差不大 。 若水浮力大于上部结构重量 , 结构将整体上浮 , 底板受向上的均布水浮力作用 , 而柱底相当于底板的弹性支座 , 底板变形如图1.3?1(a)所示(图中水位为抗浮水位);
2)基础为桩筏基础 , 水浮力与上部结构重量相差不大 。 由于桩的变形较小 , 结构不会上浮 , 底板受向上的均布水浮力作用 , 桩相当于底板的固定支座 , 底板变形如图1.3?1(b)所示 , 其变形形态与情况1相同 。
3)上述两种情况的组合 , 即塔楼基础为桩筏 , 裙房基础为筏板 , 上部结构重量相差很大 。 塔楼重量一般大于水浮力 , 且有桩的约束作用 , 塔楼基础不上浮 , 裙房重量较小 , 裙房基础可能上浮 , 从整体上看 , 基础类似悬臂梁 , 塔楼基础为固定端 , 裙房基础类似自由端 , 如图1.3?1(c)所示 。
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图1.3?1水浮力对结构的作用
水浮力较大时 , 对上述3种情况 , 底板都会因水浮力而产生较大内力 。 理论上 , 情况1中水浮力不会引起上部结构的不均匀变形 , 但是如果结构整体上浮过大 , 仍会对结构的适用性能造成不利影响 。 实际上 , 受诸多复杂因素影响 , 结构变形不完全均匀 , 结构可能开裂甚至破坏 。 对于情况3 , 水浮力可能造成上部结构不均匀变形 , 对裙房和塔楼相接区域内的墙、梁造成不利影响 。
(3)局部抗浮计算方法
整体抗浮满足情况下 , 基础局部由于水浮力超过上部结构荷载会导致上浮 。 为限制基础上浮可以增设抗拔桩 , 局部上浮变形会导致地下室底板受弯及抗拔桩受拉 , 所以局部抗浮设计需要进行地下室底板抗弯及配筋验算、桩抗拔设计及验算两部分内容 。
地下室底板抗弯及配筋验算 。 局部抗浮不足 , 会引起筏板上抬变形产生弯矩 , 如果上抬位移不是很大 , 可以通过加强筏板配筋满足安全要求 , 而如果上抬位移量过大 , 则可以采取加厚筏板厚度、增加压重等措施 。


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