漳澤泵站管理房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

王瑞平

(山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030000)

漳澤泵站管理房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

王瑞平

(山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030000)

壓基問(wèn)題是工程設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)計(jì)算表明，解決壓基問(wèn)題的關(guān)鍵是減小荷載，懸挑新建建筑與原建筑相鄰部分外墻，并將基礎(chǔ)局部做成筏板基礎(chǔ)，即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

壓基問(wèn)題； 懸挑梁； 筏板基礎(chǔ)； 條形基礎(chǔ)； 漳澤泵站

1 工程概況

漳澤泵站管理房位于山西省長(zhǎng)治市，為二層(中間門(mén)廳處局部三層)砌體結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目于2015年建成。該建筑橫向有10個(gè)開(kāi)間，尺寸為3900mm×10；縱向由中間走廊連接南、北各一個(gè)進(jìn)深，尺寸分別為6600mm、2400mm、6600mm。其中③～⑤軸部分為局部三層，整個(gè)建筑立面從外觀上看為不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。2016年該工程欲在①軸西側(cè)擴(kuò)建4個(gè)開(kāi)間，兩層，與原建筑連成一體，使建筑物外觀上對(duì)稱(chēng)。

工程總高度7.5m，室內(nèi)外高差0.3m，所在地抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，丙類(lèi)建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。

工程基底土為飽和低液限黏土，具中等壓縮性，其工程地質(zhì)特性較好，厚度1.5～15m，承載力80～90kPa，地下水位埋深1.5～1.8m。當(dāng)?shù)貎鐾辽疃葹?.76m。地基處理采用整片換砂石墊層法，以提高場(chǎng)地土承載力。換土厚度2m，換土寬度為每邊出基礎(chǔ)邊緣2m。要求處理后砂石墊層承載力不小于180kPa。

基礎(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)?；A(chǔ)埋深綜合考慮凍土深度、水暖等設(shè)施管道標(biāo)高以及基底土質(zhì)厚度情況，確定基礎(chǔ)埋深1.4m。

原建筑部分①軸線墻體為370mm厚黏土磚墻，基礎(chǔ)寬度1900mm。擴(kuò)建部分與原建筑物部分之間按照《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》(GB 50007—2011)第7.3.2要求設(shè)置沉降縫，縫寬80mm。

2 問(wèn)題的提出

擴(kuò)建工程雖不大，但擴(kuò)建部分與原建筑相鄰部分遇到壓基問(wèn)題。壓基問(wèn)題指新房緊靠舊房建設(shè)，按常規(guī)設(shè)計(jì)，新房基礎(chǔ)將壓在舊房基礎(chǔ)上，這樣勢(shì)必加大被壓基礎(chǔ)荷載，造成被壓基礎(chǔ)承載力不足。如果將新建建筑基礎(chǔ)懸挑一部分就能解決壓基問(wèn)題，但如果懸挑部分荷載大，將加大懸挑基礎(chǔ)下砌體局部壓力。所以解決壓基問(wèn)題的關(guān)鍵是：?降低擴(kuò)建建筑與原建筑相鄰部分荷載；?擴(kuò)建部分基礎(chǔ)懸挑一部分。

3 處理方案

擴(kuò)建工程共4個(gè)開(kāi)間，如圖1所示。

圖1 擴(kuò)建工程 (單位：mm)

首先探討減小荷載的做法。工程所在地長(zhǎng)治屬寒冷地區(qū)，外墻厚度設(shè)計(jì)為370mm。在擴(kuò)建部分與原建筑相鄰處須設(shè)置沉降縫，此處如果將擴(kuò)建部分⑤軸處外墻取消，可以減小荷載。但會(huì)造成邊開(kāi)間縱墻端懸臂，不利于抗震。

第二種方法：370mm厚砌體承重墻自重為7.58kN/m2，240mm厚砌體承重墻自重為5.24kN/m2，擴(kuò)建部分⑤軸處外墻緊貼原管理房處(沉降縫處)外墻，可設(shè)計(jì)為240mm厚，這樣保證了擴(kuò)建辦公樓部分承重外墻的連續(xù)性，既使擴(kuò)建部分外墻在縱向有了約束，又減小了1/3的外墻荷載。

其次討論懸挑的處理?？梢詫訉討姨簦瑴p小懸挑梁下基礎(chǔ)上砌體的局部壓力。但這樣處理后，⑤軸砌體實(shí)際上沒(méi)有承重，不利抗震。

比較起來(lái)，合理的處理方法是采用一托二的懸挑方法，即一層基礎(chǔ)處懸挑梁承擔(dān)以上兩層全部墻體荷載。這樣既保證了承重墻的整體連續(xù)性，又利于抗震。因外墻更改為240mm厚，相對(duì)減小了這部分墻體荷載。但一托二會(huì)造成邊跨即④～⑤軸縱墻在懸挑梁處砌體局部壓力大。如果將④～⑤處局部做閥片基礎(chǔ)，其余墻體下做條形基礎(chǔ)，這些問(wèn)題將迎刃而解。

4 基礎(chǔ)計(jì)算

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)規(guī)定，在確定基礎(chǔ)配筋時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的作用效應(yīng)，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。計(jì)算公式如下：

式中γG——永久作用的分項(xiàng)系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)的規(guī)定取值；

γQi——第i個(gè)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)的規(guī)定取值；

SGK——永久作用標(biāo)準(zhǔn)值GK的效應(yīng)；

SQiK——第i個(gè)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值QiK的效應(yīng)；

ψci——第i個(gè)可變作用Qi的組合系數(shù)。

4.1 條基計(jì)算

基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，受力鋼筋級(jí)別HRB400，基礎(chǔ)埋深1.4m，室內(nèi)外高差0.3m，地基承載力特征值120kPa，基底下土的重度γ=20kN/m3，基底上土的加權(quán)平均重度γ=20kN/m3，地基承載力寬度修正系數(shù)0，地基承載力深度修正系數(shù)1，基礎(chǔ)歸并系數(shù)0.2，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1，將以上數(shù)值輸入結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件PKPM之JCCAD部分，計(jì)算出①～④軸之間條形基礎(chǔ)。

4.2 基礎(chǔ)梁的計(jì)算

4.2.1 JL1的計(jì)算

JL1為混凝土連續(xù)梁，鉸支在JL3上。荷載導(dǎo)算：

恒荷載：

⑤軸墻體荷載 5.24×(0.63+7.9)=44.5kN/m

半跨屋面板荷載 (4.5+6)×3.9/2=20.5kN/m

∑=65 kN/m

活荷載：

(2+0.5)×3.9/2=4.9kN/m

由《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》，梁截面高度通常按跨度的1/14～1/8估取，故梁高取650mm，梁寬取300mm。代入理正結(jié)構(gòu)工具箱《連續(xù)梁設(shè)計(jì)》。JL1各跨計(jì)算通過(guò)，計(jì)算結(jié)果如圖2～圖9所示。

圖2 彎矩包絡(luò)圖(調(diào)幅后)(單位：kN·m)

圖3 剪力包絡(luò)圖(調(diào)幅后)(單位：kN)

圖6 支座反力簡(jiǎn)圖(單位：kN·m(彎矩)、kN(剪力))

圖7 彈性位移簡(jiǎn)圖 (單位：mm)

圖8 塑性撓度簡(jiǎn)圖 (單位：mm)

圖4 計(jì)算配筋簡(jiǎn)圖

圖5 選筋簡(jiǎn)圖

圖9 裂縫簡(jiǎn)圖 (單位：mm)

4.2.2 JL2的計(jì)算

JL2設(shè)于筏板基礎(chǔ)端部，為加強(qiáng)基礎(chǔ)側(cè)向約束而設(shè)置，滿(mǎn)足最小配筋率即可。最小配筋率按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)規(guī)定，為0.20%或45ft/fy較大值。

4.2.3 JL3的計(jì)算

JL3是懸臂梁，先確定懸挑長(zhǎng)度。原建筑①軸外基礎(chǔ)出墻0.765m，故JL3挑出長(zhǎng)度定為0.770m。JL3計(jì)算長(zhǎng)度：

0.77-0.15=0.62m。

梁截面的確定：JL3梁高取650mm，與JL1同高，梁寬取370mm，與外墻同寬。

導(dǎo)算荷載：由JL1計(jì)算結(jié)果知，JL1傳給JL3的支座反力設(shè)計(jì)值最大值為522.93kN，JL3上外墻荷載5.28×(7.2+1.28)=45kN/m。則

JL3根部剪力：Q=523+45×0.62=551kN。

JL3根部彎矩：M=551×0.62+1/2×45×0.622=351kN·m。

將以上數(shù)值輸入理正結(jié)構(gòu)工具箱中，計(jì)算梁截面配筋。

a. 截面驗(yàn)算。

截面驗(yàn)算：V=560.00kN<0.250βcfcbh0=813.49kN，截面滿(mǎn)足。

截面配筋按純剪計(jì)算。

b. 正截面受彎承載力計(jì)算。

?按雙筋計(jì)算：as下=35mm，as上=35mm，相對(duì)受壓區(qū)高度ξ=x/h0=0.139<ξb=0.518。

?上部縱筋：As1=481mm2，ρ=0.20%<ρmin=0.20%，按構(gòu)造配筋A(yù)s1=481mm2。

?下部縱筋：As=1741mm2，ρmin=0.20%<ρ=0.72%<ρmax=2.50%。

c. 斜截面受剪承載力計(jì)算。

受剪箍筋計(jì)算：Asv/s=1500.55mm2/m，ρsvmin=0.10%<ρsv=0.41%。

d. 配置鋼筋。

?上部縱筋：計(jì)算As=1741mm2，實(shí)配7E18(1781mm2，ρ=0.74%)，配筋滿(mǎn)足。

?腰筋：計(jì)算構(gòu)造As=bhw0.2%=455mm2， 實(shí)配4d14(616mm2，ρ=0.26%)，配筋滿(mǎn)足。

?下部縱筋：計(jì)算As=481mm2， 實(shí)配5E12(565mm2，ρ=0.24%)，配筋滿(mǎn)足。

?箍筋：計(jì)算Av/s=1501mm2/m， 實(shí)配E12@250四肢(1810mm2/m，ρsv=0.49%)，配筋滿(mǎn)足。

e. 裂縫計(jì)算。

?計(jì)算參數(shù)：Mq=42.86kN·m，最大裂縫寬度限值0.400mm。

?受拉鋼筋應(yīng)力：σsq=Mq/(0.87h0As)=44.97N/mm2

?裂縫寬度：Wmax=0.012mm

4.3 筏基計(jì)算

④～⑤軸之間筏板基礎(chǔ)。這部分荷載只有兩層，按《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》規(guī)定，多層砌體房屋墻下筏板基礎(chǔ)厚度可按每層50mm估取，但不得小于250mm。此處取300mm厚，與①～④之間條形基礎(chǔ)高度相等，便于施工?；A(chǔ)、基礎(chǔ)梁可用理正結(jié)構(gòu)工具箱計(jì)算，也可用現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》公式計(jì)算。該工程按實(shí)際情況，滿(mǎn)足最小配筋率0.15%即可。

5 結(jié) 語(yǔ)

遇到壓基問(wèn)題時(shí)，將新建筑墻體懸挑一部分，局部基礎(chǔ)做成筏片基礎(chǔ)，這樣既滿(mǎn)足使用要求，又能滿(mǎn)足抗震要求。

Design and analysis of management room foundation in Zhangze Pumping Station

WANG Ruiping

(ShanxiWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030000,China)

Foundation pressing is a common problem in project design. In the paper, actual projects are combined. It is proved through calculation that the foundation pressing problem can be solved by reducing load and suspending neighboring external walls between newly-constructed buildings and original buildings mainly. The foundation is locally produced into raft foundation, thereby meeting the design requirements.

foundation pressing problem; cantilever beam; raft foundation; strip-shaped foundation; Zhangze Pumping Station

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.06.010

TV675

A

1005-4774(2017)06- 0038- 04