某建筑小區結構設計的抗浮設計及樁型討論

吳棟梁 呂作飛

【摘? 要】隨著房價不斷的走高，商品房大面積開發，成本控制是開發商重中之重，本文針對商品房結構的成本控制因素淺談其一二;其一，地庫抗浮方面，抗浮設計水位的取值高低，直接導致地庫基礎的結構形式變化，對整個項目的成本影響較大。其二，樁圖集主要是國標樁與江蘇省省標樁圖集的選擇，對其不同之處進行分析對比。針對以上兩點通過專家討論，明確指出設計方向，使后期類似項目提供些寶貴經驗，并讓設計更加符合設計的安全適用、經濟合理的要求。

【關鍵詞】抗浮設計水位;抗浮設計;預應力混凝土樁;抗浮措施

某建筑小區由多棟多層建筑和多棟高層建筑并有地下停車庫與之單體地下室相連;多層建筑間的地下停車庫為多層區地庫，高層建筑間的地下停車庫為高層區地庫;總建筑面積約15.7萬平方米。多層建筑和高層建筑室內地坪±0.00為1985國家高程基準6.30米（下同），多層建筑和高層建筑室外地面標高為6.15米，而小區周邊環境及道路平均標高約為4.50m。

關于多層區地庫和高層區地庫的抗浮計算結果起主要作用的是抗浮設計水位的取值;根據某地勘單位提供的地勘資料中4.6.2條關于抗浮設計水位的取值方法如下：抗浮設計水位一般情況按設計室外地面標高以下0.50米作為抗浮水位計算依據;且不低于歷史最高水位，根據此項意見，本工程抗浮水位考慮建議，高層、多層區域5.65m，進行抗浮設計。根據地區經驗，也可根據周邊環境及道路標高，場地地形地貌，地下室入口標高及周邊的排泄條件等因至少綜合確定，本工程北側道路邊緣標高平均約為4.40米，西側道路標高平均約為4.20米，南側道路標高平均約為4.10米，東側新建小區的內部道路標高4.8-5.0米，根據以上情況綜合考慮，靠近東側新建通惠小區的附近區域的抗浮設計水位取4.50米較為適宜，本工程地場的西部、南部、北部區域的抗浮設計水位按最不利考慮取4.40米較為適宜，中間區域的抗浮設計水位設計可進行內插取值。（只考慮施工期間的抗浮設防時，抗浮設防水位可按近3年～5年的最高水位確定。）

根據以上內容多層區地庫和高層區地庫的抗浮設計水位取值有以下兩種情況：其一：抗浮設計水位一般情況按設計室外地面標高以下0.50米作為抗浮水位計算依據，水浮力遠大于地庫自重，需采取抗浮措施，如采用覆土、增加結構自重等手段無法解決抗浮問題，則須采用抗拔樁。在此不做詳解。

其二：抗浮設計水位按小區周邊道路平均標高4.50m作為抗浮水位計算依據，根據實際設計建筑圖、結構梁柱平面布置圖，取最不利跨度的區隔7.80mx8.10m，通過以下詳細計算結果，多層區地庫和高層區地庫抗浮設計滿足要求，可以不用設計抗拔樁。

計算一：建筑多層區地庫抗浮計算：

地庫頂板覆土厚度1.20m，覆土頂標高為-0.150m，地庫頂板標高為-1.350m，抗浮水位取值為-1.500m（絕對標高為4.500m），地庫層高為3.700m，地庫底板板頂標高為-5.050m，柱下含柱墩，尺寸為：2.90mx2.90m，厚度0.40m，柱截面尺寸為0.50mx0.50m;主梁截面尺寸為：0.40mx0.80m。

選取層高及跨度最大的區格驗算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.7m層高計算：

區格面積：S=7.8x8.1=63.18m2

區格水浮力=（5.05-1.500）x10x63.18=2242.89Kn

頂板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

頂板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板頂建筑做法自重：0.07x25+0.03x20+0.15=2.50 Kn/m2

底板自重：0.40x（25-10）=6.0 Kn/m2（取浮重度）

底板面層：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面層找坡計算）

小計1：（6.25+0.4+17.60+2.50+6.0+3.2）x63.18=2271.32 Kn

柱自重? ：0.50x0.50x25x3.45=21.57 Kn

主梁自重：0.4x（0.8-0.25）x（7.8+8.1-1.0）x25=81.95 Kn

柱墩自重：0.4x（25-10）x2.9x2.9=50.46 Kn（取浮重度）

小計2：154.0 Kn

總自重為：2271.32+154.0=2425.32 Kn

總自重力/水浮力：2425.32/2242.89=1.08>1.05

故滿足抗浮要求。

計算二：建筑高層區地庫抗浮計算：

地庫頂板覆土厚度1.20m，覆土頂標高為-0.150m，地庫頂板標高為-1.350m，抗浮水位取值為-1.500m（絕對標高為4.500m），地庫層高為3.90m，地庫底板板頂標高為-5.250m，柱下含柱墩，尺寸為：2.69mx2.69m，厚度0.50m，柱截面尺寸為0.60mx0.60m;主梁截面尺寸為：0.50mx1.00m，次梁截面尺寸為：0.30mx0.80m。

選取層高及跨度最大的區格驗算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.90m層高計算：

區格面積：S=7.8x8.1=63.18m2

區格水浮力=（5.25-1.50）x10x63.18=2369.25Kn

頂板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

頂板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板頂建筑做法自重：0.07x25+0.03x20+0.15=2.50 Kn/m2

底板自重：0.40x（25-10）=6.0 Kn/m2（取浮重度）

底板面層：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面層找坡計算）

小計1：（6.25+0.4+17.60+2.50+6.0+3.2）x63.18=2271.32 Kn

柱自重? ?：0.60x0.60x25x3.65=32.85 Kn

主梁自重：0.5x（1.0-0.25）x（7.8+8.1-1.2）x25=137.81 Kn

次梁自重：0.3x（0.8-0.25）x（7.8+8.1-1.0）x25=61.46 Kn

柱墩自重：0.5x（25-10）x2.69x2.69=54.27 Kn（取浮重度）

小計2：286.39 Kn

總自重為：2271.32+286.39=2557.71 Kn

總自重力/水浮力：2557.71/2369.25=1.08>1.05

故滿足抗浮要求。

可見，當抗浮設計水位的取值介于設計抗拔樁的臨界點時，抗浮設計水位的取值至關重要。

結合本項目特點根據周邊環境及道路標高，場地地形地貌，地下室入口標高及周邊的排泄條件等因素，抗浮設計水位按小區周邊道路平均標高4.50m作為抗浮水位計算依據，但需采取地庫場地四周設置排水盲溝和集水井措施，確保地庫的抗浮安全。

關于樁圖集主要是國標樁與江蘇省省標樁圖集的對比，取預應力混凝土管樁600mm樁徑，壁厚130mm，C80混凝土，樁型號AB型：詳見下表：

本項目設計的試樁最大加載力為6200kN，按《樁基規范》（JGJ94-2008）第5.8.2條，考慮鋼筋受壓作用N1=0.9fyAs=0.9x400x90x16=518（kN），復核預應力混凝土600mm管樁（蘇G03-2012）的樁身受壓承載力設計值N=4000+N1=4518Kn， 樁身極限強度4518x2/1.35=6693kN>6200kN，滿足設計要求。

兩個圖集上對比國標樁（10G409）的軸心受壓承載力設計值和抗裂彎矩大于省標樁（蘇G03-2012）而樁身受彎承載力和受剪承載力設計值小于省標樁（蘇G03-2012）。

本項目設計時采取國標樁，需采用相應的措施來彌補樁身受彎承載力不足情況，可按省標樁（蘇G03-2012）灌芯混凝土強度提高和長度加長措施。現場在施工圖設計之前進行單樁豎向抗壓靜載試驗和試樁，從試驗結果來看，國標樁樁身強度均滿足設計要求。

本項目在設計中需要注意很多問題，要熟練掌握規范，并理解規范意圖，且具有良好的結構概念，方能設計出安全又經濟的佳作。

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