某建筑小区结构设计的抗浮设计及桩型讨论

吴栋梁 吕作飞

【摘  要】随着房价不断的走高，商品房大面积开发，成本控制是开发商重中之重，本文针对商品房结构的成本控制因素浅谈其一二;其一，地库抗浮方面，抗浮设计水位的取值高低，直接导致地库基础的结构形式变化，对整个项目的成本影响较大。其二，桩图集主要是国标桩与江苏省省标桩图集的选择，对其不同之处进行分析对比。针对以上两点通过专家讨论，明确指出设计方向，使后期类似项目提供些宝贵经验，并让设计更加符合设计的安全适用、经济合理的要求。

【关键词】抗浮设计水位;抗浮设计;预应力混凝土桩;抗浮措施

某建筑小区由多栋多层建筑和多栋高层建筑并有地下停车库与之单体地下室相连;多层建筑间的地下停车库为多层区地库，高层建筑间的地下停车库为高层区地库;总建筑面积约15.7万平方米。多层建筑和高层建筑室内地坪±0.00为1985国家高程基准6.30米（下同），多层建筑和高层建筑室外地面标高为6.15米，而小区周边环境及道路平均标高约为4.50m。

关于多层区地库和高层区地库的抗浮计算结果起主要作用的是抗浮设计水位的取值;根据某地勘单位提供的地勘资料中4.6.2条关于抗浮设计水位的取值方法如下：抗浮设计水位一般情况按设计室外地面标高以下0.50米作为抗浮水位计算依据;且不低于历史最高水位，根据此项意见，本工程抗浮水位考虑建议，高层、多层区域5.65m，进行抗浮设计。根据地区经验，也可根据周边环境及道路标高，场地地形地貌，地下室入口标高及周边的排泄条件等因至少综合确定，本工程北侧道路边缘标高平均约为4.40米，西侧道路标高平均约为4.20米，南侧道路标高平均约为4.10米，东侧新建小区的内部道路标高4.8-5.0米，根据以上情况综合考虑，靠近东侧新建通惠小区的附近区域的抗浮设计水位取4.50米较为适宜，本工程地场的西部、南部、北部区域的抗浮设计水位按最不利考虑取4.40米较为适宜，中间区域的抗浮设计水位设计可进行内插取值。（只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按近3年～5年的最高水位确定。）

根据以上内容多层区地库和高层区地库的抗浮设计水位取值有以下两种情况：其一：抗浮设计水位一般情况按设计室外地面标高以下0.50米作为抗浮水位计算依据，水浮力远大于地库自重，需采取抗浮措施，如采用覆土、增加结构自重等手段无法解决抗浮问题，则须采用抗拔桩。在此不做详解。

其二：抗浮设计水位按小区周边道路平均标高4.50m作为抗浮水位计算依据，根据实际设计建筑图、结构梁柱平面布置图，取最不利跨度的区隔7.80mx8.10m，通过以下详细计算结果，多层区地库和高层区地库抗浮设计满足要求，可以不用设计抗拔桩。

计算一：建筑多层区地库抗浮计算：

地库顶板覆土厚度1.20m，覆土顶标高为-0.150m，地库顶板标高为-1.350m，抗浮水位取值为-1.500m（绝对标高为4.500m），地库层高为3.700m，地库底板板顶标高为-5.050m，柱下含柱墩，尺寸为：2.90mx2.90m，厚度0.40m，柱截面尺寸为0.50mx0.50m;主梁截面尺寸为：0.40mx0.80m。

选取层高及跨度最大的区格验算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.7m层高计算：

区格面积：S=7.8x8.1=63.18m2

区格水浮力=（5.05-1.500）x10x63.18=2242.89Kn

顶板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

顶板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板顶建筑做法自重：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）

底板面层：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面层找坡计算）

小计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

总自重为：2271.32+154.0=2425.32 Kn

总自重力/水浮力：2425.32/2242.89=1.08>1.05

故满足抗浮要求。

计算二：建筑高层区地库抗浮计算：

地库顶板覆土厚度1.20m，覆土顶标高为-0.150m，地库顶板标高为-1.350m，抗浮水位取值为-1.500m（绝对标高为4.500m），地库层高为3.90m，地库底板板顶标高为-5.250m，柱下含柱墩，尺寸为：2.69mx2.69m，厚度0.50m，柱截面尺寸为0.60mx0.60m;主梁截面尺寸为：0.50mx1.00m，次梁截面尺寸为：0.30mx0.80m。

选取层高及跨度最大的区格验算抗浮，按7.8mx8.1m跨度，3.90m层高计算：

区格面积：S=7.8x8.1=63.18m2

区格水浮力=（5.25-1.50）x10x63.18=2369.25Kn

顶板自重：0.25x25=6.25Kn/m2

顶板底面粉刷自重：0.02x20=0.4Kn/m2

覆土自重：1.10x16=17.60Kn/m2

板顶建筑做法自重：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）

底板面层：0.05x24+0.10x20=3.2 Kn/m2（按建筑面层找坡计算）

小计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）

小计2：286.39 Kn

总自重为：2271.32+286.39=2557.71 Kn

总自重力/水浮力：2557.71/2369.25=1.08>1.05

故满足抗浮要求。

可见，当抗浮设计水位的取值介于设计抗拔桩的临界点时，抗浮设计水位的取值至关重要。

结合本项目特点根据周边环境及道路标高，场地地形地貌，地下室入口标高及周边的排泄条件等因素，抗浮设计水位按小区周边道路平均标高4.50m作为抗浮水位计算依据，但需采取地库场地四周设置排水盲沟和集水井措施，确保地库的抗浮安全。

关于桩图集主要是国标桩与江苏省省標桩图集的对比，取预应力混凝土管桩600mm桩径，壁厚130mm，C80混凝土，桩型号AB型：详见下表：

本项目设计的试桩最大加载力为6200kN，按《桩基规范》（JGJ94-2008）第5.8.2条，考虑钢筋受压作用N1=0.9fyAs=0.9x400x90x16=518（kN），复核预应力混凝土600mm管桩（苏G03-2012）的桩身受压承载力设计值N=4000+N1=4518Kn， 桩身极限强度4518x2/1.35=6693kN>6200kN，满足设计要求。

两个图集上对比国标桩（10G409）的轴心受压承载力设计值和抗裂弯矩大于省标桩（苏G03-2012）而桩身受弯承载力和受剪承载力设计值小于省标桩（苏G03-2012）。

本项目设计时采取国标桩，需采用相应的措施来弥补桩身受弯承载力不足情况，可按省标桩（苏G03-2012）灌芯混凝土强度提高和长度加长措施。现场在施工图设计之前进行单桩竖向抗压静载试验和试桩，从试验结果来看，国标桩桩身强度均满足设计要求。

本项目在设计中需要注意很多问题，要熟练掌握规范，并理解规范意图，且具有良好的结构概念，方能设计出安全又经济的佳作。

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