地下室抗浮底板均匀布置抗拔桩设计

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1、地下室抗浮底板均匀布置抗拔桩设计欧阳苏登（广东中山建筑设计院股份有限公司，广东，中山，528403）【摘要】以某带两层地下室的高层办公楼的基础抗拔设计为例，运用PKPM和Y」K两个软件对其进行建模、计算、结果分析，阐述了地下室底板均匀布置抗拔桩的理论、建模计算及结果分析。【关键词】抗浮；抗拔PH;管桩布置；PKPM；YJK引言地下室抗浮的桩基础布置通常有两种方案.•一种是只在墙柱下设置即抗压乂抗拔的桩基础；另一种是整个底板上小间距均匀布置，局部地方（独立柱基位置）适当调整。当抗浮水位较高，水浮力起控制作用时，第二种方案可降

2、低底板的配筋，乂可减小因个别抗浮桩失效而造成的局部破坏。1工程实例1.1工程概况广东省中山市某工程地上17层，地下2层，上部结构为框架一剪力墙结构体系，地勘报告建议抗浮设计水位为-2.25m（室外地面最低点标高为-1.85m），负二层底板板面标高为-9.7m，板厚400mm及500mm，采用静压φ400PHC管桩，抗压承载力特征值Ra=1200kN,抗拔承载力特征值R=200kN,桩端持力层为全风化岩层，抗浮时考虑车库顶板300mm厚的覆土重量。1.2抗浮稳定安全系数Kw的确定基础抗浮稳定性应符合下式：Gk+nR&

3、ge;KwS（Gk:建筑物自重及压重之和，S:浮力作用值，R:单桩抗浮承载力特征值，m抗拔桩的数量，Kw:抗浮稳定安全系数）除有可靠的监测数据或长期控制地下水位的措施外，基底抗浮设计水头高度值不应折减。抗浮稳定安全系数Kw—般取1.0〜1.05,若抗浮设计水位定在车库入U或周边地面低点，抗浮稳定安全系数Kw取1.0—般砬该是足够的，但若水位定在地面低点以下且地势没什么特殊的话，则标准水荷载乘以Kw后最好能达到水位定在室外地面低点标高的水荷载。这主要考虑以下两方面因素：(1)把握不到桩的质量，管桩与承台的锚固及多节桩吋管桩接

4、头，特别是焊缝及端头板质量。(2)建模汁算时设的桩刚度不一定准确，若这个刚度差别太大而导致汁算差异，局部桩开始失效，有可能导致骨牌效应。故本工程的抗浮稳定安全系数Kw取1.05,此水头高度(1.05*(9.7-2.25+0.4)=8.25m)与水位定在室外地面点的水头高度(9.7-1.85+0.4=8.25m)一致。1.3预估抗拔桩布置间距1.3.1板跨中抗拔桩布置间距估算抗浮设计水位-2.25m，负二层底板板面标高为-9.70m，负二层底板厚h=400mm水头高度:-2.25-(-9.7)+0.4=7.85m,结构自重:

5、Glk=0.4x25(板自重)+0.8(面层)=10.8KN/m2浄水浮力：Fk=1.05x7.85x9.8-10.8=70KN/m2,φ400HPC抗拔承载力特征值R=200KN抗拔桩布置间距a=(200/70)A0.5=1.7m1.3.2独立柱基位置可抵消的水浮力面积估算(取标准柱跨下的一根柱KZ1为例)模型不建入负二层底板，分以下两种工况计算：(1)正常使用工况作用下，读取柱底轴力最大标准值N=2885kN,柱下布置3φ400基础；(2)荷载只考虑结构自重、0.80kN的面层重量及300mm厚覆土，柱

6、底轴力标准值N=1400kN<,独立柱基下可提供的最大抗浮力为Gk+nR=1400+3x200=2000KN；考虑底板刚度有限，水浮力作用下独立柱基下的最大抗浮力不可能用尽，对其进行0.8折减；据第2.3.1知，净水浮力为70KN/m2;,估计可抵消的最大水浮力面积：S=2000*0.8/70=22.9m2o据以上2.3.1条及2.3.2条的计算，可初步在平面上布置抗拔桩。1.4建模计算1.4.1抗拔桩输入模型的方式笔者尝试用以下三种方式分别建模：(1)负二层底板建入在上部模型中，在负二层底板标准层中，以柱模拟抗拔桩输入模

7、型；(2)负二层底板建入在上部模型中，在负二层底板标准层中，以输入板间集中力模拟抗拔桩提供的抗拔力输入模型，目前PKPM不能输入板间集中力，YJK可以输入板间集中力；(3)负二层底板在基础模块输入，上部模型不建底板，抗拔桩在基础模块以桩的形式输入。底板的平面外刚度是变化的，跨中刚度小，支座刚度大，跨中的桩的抗浮力最大，并向支座逐渐减小，板在水浮力作用下发生变形，水浮力会部分释放到周边的柱基上，板起到平衡各桩受力的作用。经分析，第一种方式，输入柱模拟抗拔桩吋，即假定每个抗拔桩都是个固定点，不会发生位移，底板起不到平衡各桩的受

8、力，这样导致独立柱基下的拔出力很小，艽余桩拔出力大，所需抗拔桩多,不经济；第二种方式，将桩的抗拔承载力以板间集中力输入，即假定每个桩的抗拔力都用尽，然实际上由于板的刚度调节，每个桩的所受浮力不同，也不可能都用到，与实际受力有所不符；第三种方式，底板以“筏板+桩”的方式输入基础模型，软件按整体冇限元计算的