承台加防水板在地下室设计中的运用实践(0页).doc

第 22卷 第 3 期 2009年 09月 盐城工学院学报 ( 自然科学版 ) Journal of Yancheng Institute of Technology (N atural Science Edition) 承台加防水板在地下室设计中的运用实践 吴栾平 1 ,丁 勇 1 , 蒋伟鹏 1 ,钟栋青 2 Vol. 22 No. 3 Sep t. 2009 ( 1. 扬州市建筑设计研究院有限公司 ,江苏 扬州 225007; 2. 盐城工学院 材料学院 ,江苏 盐城 224051) 摘要 : 通过工程实例 ,对纯地下室抗浮进行验算 ,分析说明桩基承台加无梁防水板在地下室基础 设计中的运用 ,提出当前实用的设计理论和方法 ,并介绍了相关构造措施和应当注意的问题 ,为 类似工程的结构设计提供了参考依据 。 关键词 : 桩基承台 、无梁防水板 、基础设计 中图分类号 : TU943. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 5322 ( 2009) 03 - 0072 - 041 工程概况 新能源 ・虎豹‘阳光美第 ’项目位于扬州市 新城西区 ,北临火车站 ,东临京华城 ,地上建筑面 积约 19 万 m 2 。为使场地空间充分利用 ,地上建 筑的空隙间满布与之脱开的一层地下车库 ,建筑 面积约 4万 m 2 。由于现场地下水位较高 ,地下室 底板受力复杂 ,本着安全 、经济 、合理以及方便施 工的原则 ,受篇幅所限 ,本文仅对纯一层地下车库 底板结构设计进行探讨 。 勘探报告显示该场地类别为 Ⅱ类 ,地基基础 设计等级为丙级 ,抗震设防烈度 7度 0. 15 g,抗震 设防类别丙类 ,典型地质情况见图 1。建筑竖向 情况见图 2。 2 防水底板分析 从图 1和图 2可以看出 ,地下室的浮力水头 为 : 7. 1 - 2. 65 = 4. 45 m。 小区竣工后压重 : 1. 2 ×18. 8 + 0. 2 ×20 + (0. 5 + 0. 35) ×25 = 47. 81 > 44. 5 根据《建筑结构荷载规范 》[ 1 ] 2006版第 3. 2. 5款及其条文说明 ,永久荷载的分项系数应取小 于 1. 0,抗浮满足要求 ! 小区施工期间 ,根据开发商的建设进度和要 求 ,地下室顶板作为施工通道以及室外管网尚未 完成 ,顶板和底板没有到达设计要求的填土 ,并在 收稿日期 : 2009 - 02 - 19 图 1 地质剖面图 F ig. 1 The section of terra character 地下室后浇带砼达到 100%强度后停止井点降 水 ,此时压重 : ( 0. 5 + 0. 35 ) ×25 = 21. 25 < 44. 5, 抗浮不够 ,须打抗拔桩 。 根据规范要求 ,整体抗浮稳定验算和确定抗 浮桩数量时 ,按正常使用极限状态 ,取荷载效应的 标准组合 ,水浮力的荷载分项系数取1. 0。抗拔 桩所受浮力为 : 44. 5 - 21. 25 = 23. 25 kN /m 2 。为使框架柱基 础形式和受力一致 ,中柱采用 < 600双桩承台 , 作者简介 :吴栾平 ( 1976 - ) ,男 ,江苏扬州人 ,一级注册结构工程师 ,工程师 ,主要研究方向为工业与民用建筑设计 。第 3期 吴栾平 ,等 :承台加防水板在地下室设计中的运用实践 图 2 建筑剖面图 F ig. 2 Section plane ・73・边柱采用 < 600 单桩承台 。小区竣工后 ,抗拔桩 当抗压桩用 ,底板为只承受水浮力的防水筏板 。 底板强度计算时 ,水浮力标准值为 : 44. 5 - 0. 5 ×25 = 32 kN /m 2 小区建设期间 ,底板填土质量和厚度没有达 到设计要求 ,此时应不计底板 200厚填土的有利 荷载 。底板强度计算时 ,按承载能力极限状态 ,取 荷载效应的基本组合 ,水浮力荷载分项系数取 1. 2 (根据江苏省《建设工程施工图设计审查技术 问答 》[ 2 ] 2. 2节第 34条 ) 。 水浮力设计值为 : 32 ×1. 2 = 38. 4 kN /m 2 3 防水底板结构设计 结构专业经过认真分析 、讨论 ,本着安全 、经 济 、方便施工的原则 ,决定地下室底板采用承台加 无梁防水筏板的设计理念 。 承台加防水板基础是近年来伴随基础设计与 施工发展而形成的一种新的基础形式 ,由于其传 力简单 、明确 ,费用较低以及方便施工 ,在地下工 程设计中应用较为普遍 。在这种基础形式中 ,承 台和防水板这两种构件一般可以单独计算 。 3. 1 承台的设计 单桩承台不需计算 ,按最小配筋率 0. 15%控 制 [ 3, 4 ] 。 两桩承台在抗拔和抗压状态下 ,受力相反 ,应 按两种状态下单独受力分别计算 ,抗拔钢筋配置 在承台截面上部 ,抗压钢筋配置在承台截面下部 , 均不小于最小配筋率 。 3. 2 防水板的设计 支承条件与计算原理 : 无梁板可以简化为梁 被取消 ,四角支承在桩基承台上的复杂受力双向 板 (支承边长度与承台尺寸有关 ,见图 3) ,此时板 图 3 底板结构平面图 F ig. 3 Plan of m otherboard・74・ 盐城工学院学报 (自然科学版 ) 第 22卷 自身就顶替被取消的梁的作用 。因此 ,无梁板必 须设计成首先在一个方向像仍有梁支承的单向板 那样来传递 100% 的全部荷载 ,然后在另一正交 方向 ,再完全一样地传递一次 100% 的全部荷载 , 以顶替这两根已被取消的梁 。 防水板属于复杂楼板 ,一般结构设计软件很 难模拟计算模型 ,现常用有限元软件进行计算 (如 SA P2000, ANSYS 等 ) ,也可按无梁楼盖双向 板计算 。本工程运用 SAP2000软件进行分析 ,现 截取部分模型简图如图 4。 图 4 防水底板模型图 F ig. 4 M odel of wa terproof board按无梁楼盖双向板计算时 ,多采用经验系数 法手工计算 ,先算出垂直荷载产生的 X 向 、Y向板 总弯矩 ,然后按表 1[ 5 ] 确定柱下板带和跨中板带 的弯矩设计值 ,进而计算出板带的总钢筋用量 ,最 后用总钢筋用量除以板带宽度 ,得出板带的每延 米钢筋用量 。 表 1 柱下板带和跨中板带弯矩分配系数 Table 1 The m om en t coeff ic ien t of board strap below column and m iddle board strap B cex、B cey 为桩基承台在计算弯矩方向的宽度 。 本工程底板通过上述程序计算与手工计算相 结合 ,两种计算结果相差很小 ,具体见表 2。 实际配筋中采用集中标注与原位标注相结合 的表达方式 。集中标注中 ,区别 ZXB 与 KZB , 板 顶钢筋通长设置 ,板底筋“ 隔一布一 ”,贯通筋界 于总钢筋用量的 1 /2 至 1 /3之间 ,即拉通小直径 钢筋截断大直径钢筋 ,这样有利于在保证无梁板 配筋 、裂缝满足使用要求的前提下节省钢筋 ,以期 截面位置 柱下板带 跨中板带 达到节省土建造价的目的 。 端跨 内跨 边支座截