建筑物抗浮稳定与治理.docx
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建筑物抗浮稳定与治理.docx
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建筑物抗浮稳定与治理
建筑物抗浮稳定与治理
6.1一般规定
6.1.1地下结构底板底面上的浮力应取下列地下水状态计算水压力的组合值:
1抗浮设防水位高程与地下结构底板底面高程水位差产生的静水压力(图6.1.1a);
2承压水压力扣减承压水层顶面与地下结构底板间隔水层浮重度自重差压力(图6.1.1b);
3稳态渗流在渗流反方向上地下结构对应外墙之间水位差形成的静压力(图6.1.1c)。
图6.1.1浮力组成计算示意
1-建筑结构;2-地下结构;3-地下结构底板;4-室外地坪;5-抗浮设防水位;6-地下结构板底标高;7-地下结构底板下隔水层顶板标高;8-承压水水头标高;9-隔水层;10-渗流低水位;11-渗流高水位
6.1.2建筑工程应进行下列抗浮稳定性验算(图6.1.2):
1上部结构荷载不同分布区之间刚性连接且地下结构刚性底板的整体稳定性;
2区域间(Ⅰ区+Ⅱ区、Ⅳ区+Ⅴ区)结构非刚性连接、荷载较小且各区地下结构刚性底板的区域整体稳定性;
3抗震缝或变形缝分隔区(Ⅰ区、Ⅴ区)且地下结构刚性底板的区域整体稳定性;
4后浇带或沉降缝分区(Ⅰ区+Ⅱ区、Ⅳ区+Ⅴ区)且地下结构刚性底板的区域整体稳定性;
5不同地下结构底板刚度、不同基础形式分区(Ⅰ区+Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区+Ⅴ区)且区域地下结构刚性底板的局部稳定性。
图6.1.2抗浮稳定性验算示意
1-室外地坪标高;2-抗震缝、变形缝;3-沉降缝;4-后浇带
6.1.3建筑工程抗浮稳定状态应根据抗浮稳定性系数按表6.1.3判定。
表6.1.3建筑工程抗浮稳定状态判定标准
注:
表中Kwi为计算的抗浮稳定性系数。
6.1.4抗浮不稳定状态建筑工程的抗浮治理方案应根据抗浮稳定状态并经技术经济比较后确定。
抗浮设计等级为甲级、水文地质条件较复杂的乙级工程或工程需要时,抗浮治理方案宜进行专项论证。
6.2浮力
6.2.1抗浮设防水位高程与地下结构底板底面高程水位差产生的浮力标准值应按下式计算:
式中:
Fw一—静水位差产生的浮力标准值(kN);
γw一一水的重度(kN/m3);
△hw——抗浮设防水位与地下结构底板底面地下水位差值(m)。
6.2.2地下结构底板下承压水水头产生的浮力标准值应按下列公式计算:
式中:
Ffc——承压水水头产生的浮力标准值(kN/m2);
pw——承压水的水头压力值(kPa);
γm——承压水层顶面与地下结构底板底面之间土层的平均浮重度(kN/m3);
hc——承压水层顶面与地下结构底板底面之间土层厚度(m)。
6.2.3稳定渗流产生的浮力标准值应按下式计算:
式中:
Ffs——渗透压力产生的浮力标准值(kN/m2);
γw——水的重度(kN/m3);
△hs——地下结构对应外墙水位差(m)。
6.2.4浮力标准值总和应按下式计算:
式中:
ΣFf——浮力标准值总和(kN);
Fw——静水位差产生的浮力标准值(kN),按本标准第6.2.1条执行;
Ffc——承压水水头产生的浮力标准值(kN),按本标准第6.2.2条执行;
Ffs——水力坡降稳定渗流产生的浮力标准值(kN),按本标准第6.2.3条执行。
6.2.5特殊要求工程的浮力标准值计算方法可通过专门研究或论证确定。
6.3抗浮力
6.3.1抗浮力计算应符合下列规定:
1施工期抗浮力应按下列作用的组合取值:
1)包括地下结构底板在内的不同施工阶段的结构自重;
2)结构顶板、地下结构底板外挑结构上的填筑材料自重;
3)地下结构底板无外挑结构时地下结构外墙与其接触的填筑材料之间的侧摩阻力。
2使用期抗浮力应按下列作用的组合取值:
1)包括地下结构底板在内的结构自重;
2)结构上部、地下结构底板外挑结构上的填筑材料自重;
3)地下结构底板和上部结构上的固定设备及永久堆积物的自重;
4)与地下结构连接的结构或构件提供的抗拔力。
3既有工程抗浮力应按下列作用的组合取值:
1)包括地下结构底板在内的结构自重;
2)结构上部及其底板外挑结构上的填筑材料自重;
3)地下结构底板和上部结构上固定设备及永久堆积物的自重;
4)无外挑结构地下外墙与接触土体间的侧摩阻力或外墙挑出结构上的填筑材料自重;
5)与地下结构连接的结构或构件提供的抗拔力。
6.3.2结构自重标准值应按设计尺寸及其材料重度计算确定。
材料重度应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定确定,特殊材料重度应根据选定的配合比计算确定。
6.3.3地下结构内部底板上填筑材料荷载标准值应采用天然重度进行计算;结构上部、地下结构外墙挑出结构上的填筑材料自重标准值,抗浮设防水位以下应采用饱和重度计算,抗浮设防水位以上应采用天然重度计算。
6.3.4地下结构底板、上部结构层上固定设备及永久堆积物的自重标准值应采用设备铭牌标示重量和堆积重量。
6.3.5无外挑结构地下外墙与接触填筑材料之间的侧摩阻力标准值宜按下列公式计算:
式中:
qqt一一地下外墙与接触填筑材料之间每延米平均侧摩阻力标准值(kN);
fi—一土体与地下结构外墙间摩擦系数;
Ekj——土体静止土压力标准值(kN);
φi一—地下结构底板底以上范围内填筑材料平均内摩擦角(°);
γm一一地下结构底板底以上范围内填筑材料重度的平均值(kN/m3);
h一—地下结构底板底以上范围内填筑材料的厚度(m)。
6.3.6与地下结构刚性连接的结构和构件提供的抗拔力应按结构和构件的设计承载力取值。
6.3.7用于抗浮稳定性验算的总抗浮力应按表6.3.7组合系数计算确定。
表6.3.7抗浮力组合系数
6.4抗浮稳定
6.4.1计算区域地下结构底板刚性时,考虑上部荷载不同分布区结构刚性连接、不考虑上部结构连接作用的荷载较小区域、抗震缝或变形缝划分的各区稳定状态应按下式进行计算确定:
式中:
Kf——计算区域整体的抗浮稳定性系数,按本标准表6.1.3执行;
ΣW——计算区域总抗浮力标准值(kN),按本标准第6.3节计算;
A——计算区域的底板面积(m2);
ΣFf——计算区域地下结构底板所承受的浮力标准值总和(kN/m2),按本标准第6.2节计算。
6.4.2计算区域地下结构底板刚性时,按沉降缝或施工期后浇带划分的各区的抗浮稳定状态应按下式进行计算确定:
式中:
Kf2——计算区域的抗浮稳定性系数,按本标准表6.1.3执行;
∑W2——计算区总抗浮力标准值(kN),按本标准第6.3节计算;
A2——计算区的底板面积(m2);
∑Ff2——计算区域地下结构底板所承受的浮力标准值总和(kN/m2),按本标准第6.2节计算。
6.4.3按地下结构底板刚度、不同基础形式分区且各区地下结构底板刚性时,计算区域抗浮稳定状态应按下式进行计算确定;
式中:
Kf1——计算区域抗浮稳定性系数,按本标准表6.1.3执行;
∑W1——计算区域的总抗浮力标准值(kN),按本标准第6.3节计算;
A1——计算区域地下结构底板面积(m2);
∑Ff1——计算区域地下结构底板所承受的浮力标准值总和(kN/m2),按本标准第6.2节计算。
6.5抗浮治理
6.5.1抗浮治理方案宜根据抗浮稳定状态、抗浮设计等级和抗浮概念设计并结合治理要求、对周边环境的影响、施工条件等因素进行技术经济比较后确定。
初步设计时可采用表6.5.1中抗浮措施及其组合的治理方案。
表6.5.1抗浮治理措施及其适用性
6.5.2压重抗浮法、结构或构件作为抗浮措施在地下空间内部使用时,不应影响设计功能、结构或构件的使用功能。
6.5.3采用锚固抗浮法应符合下列规定:
1岩石或坚硬地层场地的工程抗浮稳定性不满足要求时,宜选用全粘结抗浮锚杆,抗浮设计等级乙级及以上的工程,宜选择预应力抗浮锚杆;
2地基土体软弱、隆起变形控制要求严格的抗浮设计等级乙级及以上工程抗浮稳定性不满足要求时,宜选用抗浮桩;
3同一工程不同区域或不同部位抗浮稳定性不满足要求时,宜选用不同的抗浮锚固结构或构件。
6.5.4排水限压法与隔水控压法宜作为其他抗浮措施的联合措施。
具有可靠工程经验单独作为抗浮措施时,应配备长期维护与应急措施。
6.5.5抗浮治理方案除本标准表6.5.1中方法及其组合抗浮措施外,尚应包含下列防治措施:
1地下结构外周边地表应设置混凝土等弱透水材料的封闭带,范围宜扩至基坑肥槽边缘以外不小于1.0m;
2场地应设置与渗水井、排水盲沟及泄水沟等形成有组织排水系统的截水沟、排水沟;
3基坑肥槽回填应采用分层夯实的黏性土、灰土或浇筑预拌流态固化土、素混凝土等弱透水材料;
4基底不得设置透水性较强材料的垫层,超挖土方宜采用混凝土等弱透水材料回填;
5给水排水管道的接口、沟、涵等应采取防渗漏措施。
6.5.6既有工程抗浮失效且可能产生进一步危害时,宜采取下列应急措施:
1隆起变形较大区域宜降水、泄压等;
2应封闭地面裂缝,并设置截水、排水设施;
3条件允许时宜增加上部荷载,并对既有结构进行临时支撑。
6.5.7既有工程抗浮治理方案宜符合下列规定:
1方案选择时应考虑下列因素:
1)既有抗浮结构或构件的开裂、变形情况;
2)新增抗浮结构与既有结构的受力关系及加固有效性;
3)使用功能改变的合理性和施工的可行性。
2宜采用新增结构与既有抗浮结构共同受力的联合抗浮体系,并增加协同工作的辅助措施。
3对发生较大隆起变形或开裂区域的区域,宜采用限压法、增重法和锚固法等组合方案。
4对发生较大隆起变形区域尚可利用的既有抗浮结构和构件,宜在卸压后采取预应力锚固措施等。
5既有抗浮结构及构件承载力不满足要求时,宜在其临近增补协同作用的锚固构件。
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