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地下室抗浮的永久性抗拔锚杆,其截面直径需要比计算要求加大一个级别吗?

发布于:2015-05-21 10:32:21 来自:建筑结构/地基基础 [复制转发]
地下室抗浮的永久性抗拔锚杆,其截面直径需要比计算要求加大一个级别吗?


Kingckong按:在两个不同的场合,都遇到有同行问起这个问题,故整理了我自己的观点于此。




1、广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003有以下有关规定:
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2、问题的提出:
在两个不同的场合,都遇到有同行问到:对地下室抗浮的永久抗拔锚杆,其截面直径需要比计算要求加大一个级别吗?关键是,他们都不是用广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003的方法计算抗拔锚杆的截面,他们是用《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005的相关规定来计算抗拔锚杆截面的。
当第2位同行同样问这个问题的时候,我意识到这可能不是个案,值得深入地分析。

3、分析:
(1)在承载力设计中有3种设计理论,李广信教授在其著作[3]中对此有以下概括:

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(2)《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005整个设计理念用的是“安全系数法”。具体到计算锚杆截面时,荷载是标准值(不含荷载分项系数),材料强度是用标准值,极限抗力与荷载标准值的比值应不小于设定的安全系数。其规定如下:


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肯定会有读者在看到这里的时候,已经按耐不住提出异议:你有没有搞错!人家CECS22:2005写得清清楚楚,Nt明明是“锚杆的轴向拉力设计值”,你说是“荷载是标准值、不含荷载分项系数”,你说的不对!
请稍安勿躁,我在这里提醒大家注意:《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005是岩土方面的规范,其编委大部分都不是建筑行业的专家,用的是岩土专业术语,与建筑行业术语是有区别的,不要一看见“设计值”这个词,就条件反射、想当然地用我们熟悉的建筑行业概念来套。
请看一下其条文说明:


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这下子应该清楚了,Nt是锚杆的工作荷载,锚杆实际受力多少就是多少,没有含荷载分项系数,翻译成建筑行业术语应该就是“锚杆的轴向拉力标准值”。

(3)广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003沿用了国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的体系,对不同的地基基础问题采用不同的承载力设计理论:1)验算地基承载力、桩基承载力(岩土提供的抗力)时用容许承载力理论;2)验算挡墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮时用安全系数法;3)验算基础构件本身材料强度时,采用与上部结构设计相同的分项系数法。
具体到计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆的截面时,采用的是基于可靠度理论的分项系数法,荷载采用设计值(荷载标准值X荷载分项系数),材料采用强度设计值(强度标准值/材料分项系数),要求抗力设计值不小于荷载设计值,按下式计算:

As=N/fy 或 As=N/fpy (1)

式中:N——锚杆的轴向拉力设计值(建筑行业术语)
fy——钢筋抗拉强度设计值
fpy——钢绞线抗拉强度设计值


为了与《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005进行比较,需要将式(1)换算成CECS22:2005式(7.4.1)的形式。取荷载的综合分项系数1.25,则有N=1.25Nt(注:按建筑行业的术语和习惯,应该用“Nk”表示“锚杆的轴向拉力标准值”,这里为了方便与前文进行比较,还是统一用“Nt”表示);按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第4.2.3条的条文说明,热轧钢筋材料分项系数γs取1.10,预应力钢绞线取材料分项系数1.2,故有fy=fyk/1.1,fpy=fptk/1.2。代入上面的式(1)整理后有:
As=1.375 Nt /fyk 或 As=1.5Nt /fptk (2)

将(2)与CECS22:2005式(7.4.1)比较,可以认为:按广东省标准DBJ15-31-2003计算临时锚杆截面时,热轧钢筋的安全系数1.375,预应力钢绞线的安全系数是1.5。
对永久性抗拔锚杆,按广东省标准DBJ15-31-2003第11.2.2条的要求,实际钢筋截面直径比计算结果提高一个级别,即钢筋直径大约增大1.1倍,钢筋截面大约增大1.2倍,相应的安全系数也大约增大了1.2倍。按CECS22:2005表7.3.2的形式整理出广东省标准DBJ15-31-2003锚杆杆体抗拉安全系数于表2:
表2 广东省标准DBJ15-31-2003的锚杆杆体抗拉安全系数





杆体材料

临时锚杆

永久锚杆

(截面直径提高一个级别)

预应力钢绞线

1.5

1.8

热轧钢筋(HRB400、HRB335)

1.375

1.65

4、结论:
对比本文表2与CECS22:2005表7.3.2,可认为CECS22:2005与DBJ15-31-2003的锚杆杆体抗拉安全系数基本相同,安全度大致相当。因此有以下结论:
(1)按广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面的,确实需要按该规范第11.2.2条,钢筋截面直径比计算要求提高一个级别,以保证安全度。
(2)按《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面的,计算中已提高了安全系数,能保证其安全度,无需再额外在计算的基础上再增大钢筋的截面直径。此外,该规范中的Nt是锚杆的工作荷载,锚杆实际受力多少就是多少,计算时不需要额外再乘以荷载分项系数1.25。
5、讨论与建议:
大家在工作中要用到工程技术标准数量很多,经常发现各种标准之间差异纷呈,矛盾百出:对同一个工程问题,在各本标准中公式各异,参数千差万别;对同一个技术内容,却存在着不同的规定;相同的术语在不同的规范中可能指的是不同的问题,而不同的术语可能指的又是同一个问题。这使广大同行感到无所适从,本文讨论的问题就是一个鲜活的例子。
因此,正确理解和准确运用技术规范显得非常重要。以本文为例,如果设计按《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面时,想当然地把锚杆工作荷载Nt乘以荷载分项系数1.25,完了再按广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003把钢筋截面直径比计算要求提高一个级别,这样钢筋就比实际需要多用了50%,对平面较大、深度较深的地下室而言增加的造价是相当可观,造成的浪费可想而知。在市场经济下,这样的设计单位是没有竞争力的。
前段时间网络上有一句流传很广、同时也争议非常大的雷语,叫“接待也是生产力”。我要说的是“正确理解和准确运用技术规范也是生产力”。




参考资料:
1、广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003
2、《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005
3、《岩土工程50讲-岩坛漫话(第二版)》(李广信,人民交通出版社,2010)
4、国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
5、国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

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  • lukx
    lukx 沙发
    不错,楼主已讲得非常清楚,我非常同意楼主的说法,我们设计时涉及的规范较多,应该仔细分析各参数。
    2016-01-07 17:45:07

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