某病房醫(yī)技樓工程抗浮錨桿的計(jì)算

張 明 華

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司，北京 100089)

某病房醫(yī)技樓工程抗浮錨桿的計(jì)算

張 明 華

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司，北京 100089)

結(jié)合某醫(yī)療建筑的工程實(shí)例，通過(guò)JCCAD[1]計(jì)算，對(duì)裙房部分抗浮錨桿進(jìn)行了合理布置，并針對(duì)錨桿間距的優(yōu)化，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)思路，使錨桿布置達(dá)到安全有效、經(jīng)濟(jì)合理的效果。

抗浮錨桿，JCCAD，局部抗浮，底板計(jì)算

0 引言

近年來(lái)，在一些大型的醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)中，由于使用功能的要求(如大量的地下車位)，使得地下室層數(shù)和層高往往比較大，地下室有時(shí)會(huì)達(dá)到20 m左右的深度，而醫(yī)療建筑的門診醫(yī)技部分多是地上五六層的多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)叵驴垢∷槐容^高時(shí)，結(jié)構(gòu)荷載不能抵抗地下水的浮力，抗浮問(wèn)題就隨之而來(lái)。

地下工程的抗浮問(wèn)題可采用壓重法、抗浮樁或抗浮錨桿來(lái)解決。壓重法是通過(guò)加大混凝土底板厚度以平衡水的浮力，但經(jīng)濟(jì)上不太合理。抗浮樁大多采用人工挖孔灌注樁或機(jī)械鉆孔灌注樁。灌注樁的缺點(diǎn)是造價(jià)高。因灌注樁與柱子相連，使抗浮樁的間距太大，需很厚的底板才能抵抗浮力產(chǎn)生的彎矩和剪力，因而底板較厚。而抗浮錨桿的間距小，地下室底板可做得較薄，錨桿的造價(jià)也較低，使整個(gè)抗浮結(jié)構(gòu)可大大的節(jié)省工程造價(jià)[2]。

1 工程概況

本工程為北京某新建病房醫(yī)技樓，平面尺寸約為91 m×58 m，地下3層，醫(yī)技裙房地上6層，病房主樓地上10層，如圖1所示。由于地下車位數(shù)量的要求，地下室埋深達(dá)23.3 m，抗浮水位為地下1.9 m，裙房部分存在抗浮不足的問(wèn)題，需采取抗浮措施。考慮場(chǎng)地施工條件和經(jīng)濟(jì)因素，抗浮措施采用抗浮錨桿。基礎(chǔ)底板為柱下平板筏形基礎(chǔ)。

基底以下土層主要為厚度12 m左右的細(xì)砂層、卵石層等。抗浮錨桿的錨固層主要為細(xì)砂層。

2 錨桿布置估算

本工程裙房部分按照每平方米平均計(jì)算：自重荷載Gk=148.5 kN/m2(地上6層、地下3層，包括基礎(chǔ)底板自重)。水浮力Nw,k=(23.3-1.9)×10=214 kN/m2。

根據(jù)結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸，錨桿按照2.0m×1.8m間距布置，則每根錨桿所需拉力Nt=2.0×1.8×76.2=274.32kN，取Nt=300kN。

本工程裙房基底下采用永久性全長(zhǎng)摩擦型錨桿，錨桿直徑D=150mm。

綜上，最終錨桿選用直徑D=150 mm，錨桿長(zhǎng)La=7 m，錨桿鋼筋直徑d=40 mm，如圖2所示。

3 錨桿間距優(yōu)化

本工程在PKPM的SATWE模塊中計(jì)算后，得到底層框架柱的軸力結(jié)果。由于結(jié)構(gòu)布置和剪力墻分布的不均勻(本工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu))，使得每根框架柱的軸力結(jié)果不盡相同，尤其是個(gè)別框架柱軸力明顯小于平均軸力。此處很容易造成局部抗浮不足，使得柱子“浮起”，失去了基礎(chǔ)底板計(jì)算時(shí)柱子的支座作用，造成基礎(chǔ)底板配筋很大，尤其是底板上筋。

所以，需要根據(jù)前述方法，再按照每根柱子分擔(dān)的平面面積，分別計(jì)算每根柱子的有效區(qū)域(左右各半個(gè)柱網(wǎng)間距)內(nèi)的抗浮，從而對(duì)個(gè)別軸力較小的柱下區(qū)域的抗浮錨桿間距進(jìn)行加密。

另外，本工程中，對(duì)于柱子軸力明顯大于平均值的區(qū)域，錨桿間距可以適當(dāng)加大；地下室外墻下以及附近區(qū)域的錨桿可以省掉；豎向荷載較大的剪力墻核心筒區(qū)域，也可以不用布置錨桿。

通過(guò)上述的優(yōu)化調(diào)整，可以使錨桿在最需要的區(qū)域發(fā)揮最大的作用，同時(shí)也避免了基礎(chǔ)底板由于局部抗浮不足而造成的底板配筋異常，使得錨桿的布置更加有效和經(jīng)濟(jì)。

4 通過(guò)JCCAD底板配筋結(jié)果的檢驗(yàn)

將上述優(yōu)化后的錨桿布置在PKPM的JCCAD模塊中進(jìn)行輸入，通過(guò)樁筏有限元計(jì)算，最終得到基礎(chǔ)底板的配筋。在柱下部位未發(fā)現(xiàn)底板上筋過(guò)大的現(xiàn)象，反之則說(shuō)明此區(qū)域局部抗浮不足，需要繼續(xù)加密錨桿間距。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程裙房部分抗浮不足，采取了抗浮錨桿措施。通過(guò)錨桿布置的估算、間距優(yōu)化和底板配筋檢驗(yàn)這三個(gè)步驟，最終達(dá)到了錨桿布置的安全有效、經(jīng)濟(jì)合理。

[1] JCCAD 2010[Z].中國(guó)建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司,2012.

[2] 賈金青，宋二祥.濱海大型地下工程抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2002，24(6):31-32.

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] CECS 22:2005，巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 黃琪祺，周 健.抗浮錨桿在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ),2008，22(3):28-29.

The calculation on anti-floating anchor of a ward medical building engineering

Zhang Minghua

(ChinaIPPRInternationalEngineeringLimitedCompany,Beijing100089,China)

Combining with the engineering example of a medical building, through the JCCAD calculation, made reasonable layout to anti-floating anchor of podiums parts, and according to the optimization of anchor spacing, put forward corresponding design ideas, made the anchor arrangement gained the safe and effective, reasonable and economic effect.

anti floating anchor, JCCAD, local anti-floating, bottom plate calculation

2015-02-27

張明華(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0086-02

TU753

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