独基加设抗浮锚杆的防水板基础设计分析
卢 挺,童庆海
【摘 要】【摘 要】 对独基加设抗浮锚杆的防水板基础受力性能进行了分析，结合一个典型的工程实例，提出了该类基础的工程设计方法和有限元模拟分析方法。根据对该类基础的有限元分析，揭示了其工作受力特性，提出了若干设计建议。
【期刊名称】四川建筑 【年(卷),期】2014(000)002 【总页数】4
【关键词】【关键词】 独立基础； 防水板； 抗浮锚杆； 有限元
随着城市化进程的需要，在城市高层住宅或商用小区绿化景观下面设置大片的多层地下停车库已成为越来越普遍的现象。无上部结构的纯地下车库通常采用框架结构体系，基础形式通常采用独立基础加防水板。在地下水位较高时，常常设置抗浮锚杆来进行补充抗浮。独立基础加防水板，特别是在防水板中设置抗浮锚杆的基础形式在现行规范中无明确的算法要求。本文结合成都地区一个工程实例，对此类基础形式进行分析研究，并提出相应的设计建议。
1 工程概况
某住宅小区，由4栋地上32层、地下2层的高层剪力墙结构住宅楼组成，利用小区中庭景观，设置了两层纯地下室车库，地下部分与4栋塔楼连成整体。纯地下室由相对规则的14×15跨的跨度为8.1 m的柱跨组成，柱截面尺寸为600 mm×600 mm。地下室顶板相对标高为-1.700 m，基础及防水板顶标高为-9.550 m，防水板顶部有50 mm厚建筑面层，抗浮设防水位为-2.400 m。
1.1 地质勘查资料
①素填土，褐、褐灰色，层厚0.50～2.10 m。 ②粉质黏土，黄褐色，可塑，层厚0.40～2.80 m。
③中砂，褐灰色，松散，湿～饱和，以透镜体分布于卵石层中，层厚0.20～1.20 m。
④松散卵石，层位较连续，层厚0.50～2.50 m。
⑤稍密卵石，层位连续，层厚1.1～4.20 m，fak=320 kPa。 ⑥中密卵石，层位连续，层厚1.0～8.0 m，fak=540 kPa。 1.2 基础方案
根据地勘资料，基础采用柱下独立基础加防水板的方案，以④稍密卵石层为持力层。上部结构传至基顶的竖向荷载标准值Fk=3 800 kN。柱基采用倒锥体形式，柱基面积为2.7 m×2.7 m，高度h1=1.1 m，底板设置厚度为0.55 m的防水板，防水板顶与柱基顶位于同一标高,如图1所示。 1.3 整体抗浮稳定设计
本工程结构自重及其上部作用的永久荷载标准值Gk=46.42 kPa,小于地下水对建筑物的浮力标准值Sk=77 kPa。拟采用抗浮锚杆进行补充抗浮，并满足式(1)： +nRt≥Sk (1)
式中:Gk为结构自重及其上部作用的永久荷载标准值；K为抗浮安全系数，取1.05；Rt为单根锚杆抗浮承载力特征值；Sk为地下水对建筑物的浮力标准值。 根据地质勘查资料，采用全长粘结型土层锚杆，取Rt=260 kN。按一个柱跨8.1 m×8.1 m计算，需要锚杆根数n=8.3根，取9根。为充分、均匀地发挥
锚杆的作用，锚杆尽量布置在防水板的中部，锚杆的最小间距不宜小于1.5 m，结合施工的方便性，将锚杆布置如图2所示。
2 独基加防水板设计
在独基加防水板基础设计中，防水板一般只考虑用来抵抗水浮力，不考虑防水板的地基承载能力。独基承担全部结构荷重并考虑水浮力的影响。防水板是一种随荷载情况变化而变换支承情况的复杂板类构件。当qw≤qs+qa时，防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支承作用；当qw>qs+qa时，防水板在水浮力作用下将净水浮力qw-(qs+qa)传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。以上两种情况如图3所示，实际工程一般为第二种情况。若采用锚杆作为附加抗浮措施，此时锚杆开始受力，并帮助抗浮。每根锚杆可以作为一个线弹簧，其刚度可通过现场拉拔试验确定。锚杆与防水板共同工作，并满足变形协调条件。在工程设计中，可将锚杆简化为等效均布抗力作用。 2.1 防水板计算
防水板可采用相关计算程序按复杂楼板计算。工程设计中，也可按无梁楼盖双向板计算。独立基础可作为无梁楼盖的柱帽，抗浮锚杆可以等效为均布抗力作用。抗浮锚杆所发挥的作用，应该考虑锚杆等效均布抗力作用与实际单点作用的差异及各个锚杆受力过程中变形不一致而产生的抗拔力不一致的差异影响，可在单根锚杆抗浮承载力特征值基础上进行折减。根据工程经验，折减系数ξ可取0.70～0.90，本工程取0.80。独基加防水板按无梁楼盖双向板的经验系数法可用式(2)～式(4)计算： qm=ξ·n·Rt/(lx·ly) (2)
独基加设抗浮锚杆的防水板基础设计分析
