地下建筑工程逆作法技術(shù)規(guī)程zzp

1、 地下建筑規(guī)程逆 作法技術(shù)規(guī)程JGJ1652010 福建省建筑設(shè)計研究院1逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計本書共分八章，第五章 設(shè)計5.1 設(shè)計原則5.2 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3 豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計5.4 水平結(jié)構(gòu)設(shè)計5.5 地基基礎(chǔ)設(shè)計5.6 節(jié)點設(shè)計及構(gòu)造25.0逆作法一般流程支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全面相結(jié)合，即圍護結(jié)構(gòu)采用“兩墻合一”的地下室連續(xù)墻，即作為基坑的圍護結(jié)構(gòu)又作為地下室的外墻；地下結(jié)構(gòu)的水平梁板體系替代水平支撐；結(jié)構(gòu)的立柱和立柱樁作為豎向支承系統(tǒng)。支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全面相結(jié)合的總計設(shè)計方案一般采用逆作法施工，以盆式開挖為例，其一般流程為：首先施工地下連續(xù)墻、立柱和工程樁；然后周邊留土、基坑中部開挖第一層土；

2、之后進行地下首層結(jié)構(gòu)的施工；開挖第二層土，并施工地下一層結(jié)構(gòu)的梁板；同時可根據(jù)工期上的安排接高柱子和墻板施工地上一層結(jié)構(gòu)；開挖第三層土，并施工地下二層結(jié)構(gòu)，同時施工地上二層結(jié)構(gòu)；基坑中部開挖到底并澆筑底板，基坑周邊開挖到底并施工底板，同時施工地上三層結(jié)構(gòu)；施工立柱的外包混泥土及其他地下結(jié)構(gòu)，完成地下結(jié)構(gòu)的施工。圖5.1為一個三層地下室基坑采用支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的典型流程。35.1 設(shè)計原則補充第一章 總則1.0.1 逆作法設(shè)計與施工質(zhì)量，做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理5.1.1宜采用極限狀態(tài)法，以分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行設(shè)計5.1.2 1 承載能力極限狀態(tài)：5.1.2 2 正常使用極限

3、狀態(tài)：4強條5.1.3：安全等級與重要性系數(shù)5.1.3 地下建筑工程逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果，采用不同的安全等級及結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)并應(yīng)符合下列規(guī)定：51 施工期間臨時結(jié)構(gòu)的安全等級和重要性系數(shù)應(yīng)符合表5.1.3規(guī)定；2 當支承結(jié)構(gòu)作為永久結(jié)構(gòu)時，其結(jié)構(gòu)安全等級和重要性系數(shù)不得小于地下結(jié)構(gòu)安全等級和重要性系數(shù)；3 支承結(jié)構(gòu)安全等級和重要性系數(shù)應(yīng)按施工與使用兩個階段選用較高的結(jié)構(gòu)安全等級和重要性系數(shù)；6表5.1.3 臨時結(jié)構(gòu)的安全等級和重要性系數(shù)安全等級破壞后果0一級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴重1.10二級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)

4、構(gòu)施工影響一般1.0三級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴重0.974 當?shù)叵履孀鹘Y(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件只作為臨時結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一部分時，應(yīng)按臨時結(jié)構(gòu)的安全等級及結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取用。當形成最終永久結(jié)構(gòu)的構(gòu)件時，應(yīng)按永久結(jié)構(gòu)的安全等級及結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取用。8安全等級與重要性系數(shù)安全等級的劃分與重要性系數(shù)的確定是對逆作法工程的重要性的認識及計算參數(shù)的確定，安全等級的劃分的劃分是個難度很大的問題，定量說明很難。采用按逆作法基坑支護破壞的后果分為很嚴重、嚴重及不嚴重三種情況分別對應(yīng)于三個安全等級，其重要性系數(shù)的選用與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準相一致。9安全等級與重要性系數(shù)-2表5.1.3 雖

5、然給出了逆作法“臨時結(jié)構(gòu)的安全等級和重要性系數(shù)”，但是設(shè)計者在進行逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計時還是很難把握這個安全等級。建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范GB50497-2009建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50202-2002這兩本規(guī)程對基坑工程進行分類，分為一、二、三級，這也是對基坑工程重要性的分類，分類的標準有定量的概念，對逆作法的安全等級分類有重要的參考價值，使用上又與現(xiàn)行的國標是統(tǒng)一的。10給出兩國標的分類標準 表 基坑工程類別類別分類標準一級重要工程或支護結(jié)構(gòu)作主體結(jié)構(gòu)的一部分；開挖深度大于10m；與臨近建筑物、重要設(shè)施的距離在開挖深度以內(nèi)的基坑；基坑范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需要

6、嚴加保護的基坑二級除一級和三級外的基坑屬二級基坑三級開挖深度小于7m，且周圍環(huán)境無特別要求時的基坑115.1.4 逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計時的荷載組合1 抗傾覆及抗滑移時，應(yīng)按承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合進行組合，其分項系數(shù)應(yīng)為1.0。2 當計算圍護結(jié)構(gòu)、水平和豎向結(jié)構(gòu)承載力時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)、相應(yīng)的地基反力及這部分結(jié)構(gòu)所直接承受的施工荷載效應(yīng)應(yīng)按承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合進行組合，并應(yīng)采用相應(yīng)的分項系數(shù)。3 基本組合的荷載分項系數(shù)規(guī)定125.1.4 逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計時的荷載組合-24 裂縫寬度和變形，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標準組合進行組合。5圍護結(jié)構(gòu)豎向沉降，施工階段傳至

7、基礎(chǔ)底面的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標準組合進行組合。當圍護結(jié)構(gòu)作為永久結(jié)構(gòu)使用時，在使用階段傳至基礎(chǔ)底面的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合進行組合，不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用。6 支撐結(jié)構(gòu)的豎向沉降，傳至基礎(chǔ)底面的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合進行組合，不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用，并應(yīng)按施工與使用不同階段的荷載分別計算135.1.4 逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計時的荷載組合-37 承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009的有關(guān)規(guī)定。145.1.5 地下建筑工程逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載應(yīng)符合下列規(guī)定：1 水平荷載：應(yīng)包括逆作法

8、施工階段外圍護結(jié)構(gòu)所傳遞的水壓力、主動土壓力或靜止土壓力、坑外地面荷載的側(cè)壓力。作為永久結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在使用階段，應(yīng)包括外墻結(jié)構(gòu)所傳遞的水壓力，靜止土壓力、坑外地面荷載的側(cè)壓力。2 豎向荷載：應(yīng)包括逆作法施工各階段逆作法結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重及施工荷載，應(yīng)包括取土、運土?xí)r可能作用于逆作法結(jié)構(gòu)上的荷載。作為永久結(jié)構(gòu)在使用階段的豎向荷載，應(yīng)包括結(jié)構(gòu)自重、 活荷載 、風(fēng)荷載和地震作用引起的豎向力，作用于底板的水浮力。155.1.6 地下建筑工程逆作法結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)進行下列計算和驗算：1 承載能力極限狀態(tài)的計算和驗算： 1）圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算，包括整體滑動、抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性； 2）降水設(shè)計計算，抗浮、抗隆起驗算；

9、 3）圍護結(jié)構(gòu)在施工和使用階段受彎、受剪、受壓承載力計算； 4）主體結(jié)構(gòu)兼作圍護結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)承載力計算和穩(wěn)定性驗算。165.1.6 -2 2 正常使用極限狀態(tài)的計算和驗算： 1）主體結(jié)構(gòu)兼作圍護結(jié)構(gòu)的沉降驗算； 2）豎向支撐結(jié)構(gòu)的沉降計算。 3 支撐體系和圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形宜采用空間作用的整體分析方法。當施工與使用階段構(gòu)件的使用條件變化時，應(yīng)按最不利情況驗算。175.2 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.1 圍護結(jié)構(gòu)可根據(jù)受力條件分段按平面問題進行計算：1）逆作法中地下室樓板可作為圍護結(jié)構(gòu)的水平支撐，樓板可視為圍護結(jié)構(gòu)不動鉸支點；2）當圍護結(jié)構(gòu)兼作地下室外墻時，圍護結(jié)構(gòu)與樓板處的支點可視為不動鉸

10、支點，墻外側(cè)的土壓力宜取靜止土壓力。靜止土壓力系數(shù) （5.2.1）土的有效內(nèi)摩擦角（）。185.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-1圍護（支護）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形分析是基坑工程也是地下建筑逆作法工程設(shè)計中的重要內(nèi)容。目前常用的分析方法主要有平面豎向彈性地基梁法。也是本規(guī)程及基坑規(guī)程推薦的常規(guī)使用計算方法分段按平面問題分析原理：平面豎向彈性地基梁法假定圍護結(jié)構(gòu)為平面應(yīng)變問題，將圍護結(jié)構(gòu)看做一豎向放置的彈性地基梁，開挖面以下土體對圍護結(jié)構(gòu)的支撐作用用彈性支座模擬，墻后土體對圍護結(jié)構(gòu)的作用用已知的分布力來代替。195.2 彈性地基梁法的計算簡圖圖5.2.1 彈性地基梁法的計算簡圖205.2 彈性地基梁法的計算簡圖-a圖

11、5.2.1a 彈性地基梁法的計算簡圖215.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-2上圖為一典型基坑開挖過程的計算簡圖。取圍護長度為b的一段作為分析對象，列出彈性地基梁的變形微分方程。 考慮土體的分層（m值不同）及水平支撐（逆作法樓層）的設(shè)置等實際情況，需要沿豎向?qū)椥缘鼗簞澐殖扇舾蓡卧?，列出每個單元的微分方程，一般可采用桿系有限元方法求解。劃分單元時，盡量考慮土層的分布、地下水位、支撐的位置、基坑的開挖深度等因素。分析多道支撐分層開挖時，根據(jù)基坑開挖、支撐情況劃分施工工況，按照工況的順序進行圍護（支護）結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力計算，計算中需考慮各工況下邊界條件、荷載形式等的變化，并取上一工況計算的圍護結(jié)構(gòu)的位移作為下一

12、工況的初始值。225.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-3平面豎向彈性地基梁法目前已經(jīng)有很多程序可以求解，國內(nèi)如同濟啟明星深基坑支擋結(jié)構(gòu)分析計算軟件FRWS、北京理正深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，北京建研院PKPM的施工技術(shù)軟件中的深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件等均在基坑圍護工程中進行了大量的應(yīng)用，并取得了相當?shù)墓こ探?jīng)驗。235.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-4荷載圍護結(jié)構(gòu)的水平荷載：水、土壓力 土壓力采用簡單的Rankine土壓力理論，相對簡單，應(yīng)用廣泛。適用于砂土、黏土及成層土，還能考慮地表超載及有地下水的情況土壓力的類型與判定按圍護結(jié)構(gòu)是否發(fā)生位移以及位移的方向與大小，可以將土壓力區(qū)分為以下三種：1.靜止土壓力如果圍護墻靜止不動，即

13、位移為零時，土體作用在墻上的土壓力稱為靜止土壓力，以Po表示。此時，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。例如在深基坑工程中，在基坑開挖之前，作用在墻上的土壓力即為靜止土壓力。此外，有時因圍護墻位移很小，不論墻前或墻后，均按靜止土壓力計算，這種簡化是偏安全的。242.主動土壓力 如圖5.2.2所示，圍護墻在基坑開挖到達坑底設(shè)計標高后，位移仍繼續(xù)增大至某一定值則土體的抗剪強度將自峰值強度降至殘余強度，對于粘性土，強度降低十分顯著，因此此時的土壓力又將增大。 253.被動土壓力 在圖5.2.2中，墻前坑底以下的土體，因圍護墻在墻后主動土壓力的推動下，產(chǎn)生向坑內(nèi)側(cè)的位移，推力越大，則位移越大。推力與土體對圍護墻

14、的反力相等，但方向相反。墻前土體所能承受的推力有一個極限。當推力增大達到極限平衡狀態(tài)時，此時土體的反力稱為被動土壓力，以Pp表之。 被動土壓力是在上述條件下，土體所能承受的最大推力，在圖5.2.2中，作用在坑底以下圍護墻BC段上的土壓力是否會增大至被動土壓力，取決于墻后作用的主動土壓力的大小。如果基坑開挖較深，而圍護墻入土深度又較小，則主動土壓力較大，為了平衡，墻前土壓力將得以充分發(fā)揮，以至BC整段均達到被動土壓力。如基坑開挖較淺而圍護墻入土深度又相對較大，則作用在BC段的墻前土壓力將達不到被動土壓力，或者在該段的上半部會達到，而下半段則達不到。26土壓力靜止土壓力系數(shù)土的有效內(nèi)摩擦角（）27

15、土壓力主動土壓力系數(shù)：28土壓力被動土壓力系數(shù)29荷載：圍護外側(cè)土壓力的計算1、主動土壓力或靜止土壓力的分布模式本規(guī)程（建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程以后簡稱基坑規(guī)程）推薦的土壓力的分布模式：開挖面以上按三角形分布，開挖面以下按矩形分布，如圖5.2.1a所示。2、土壓力計算1）水土合算和水土分算水土合算采用土的飽和重度計算水土壓力，不再考慮水壓力的作用。水土分算將地下水位以下的水土壓力區(qū)分為有效土壓力和水壓力，分別計算后再疊加為總的水土壓力。30荷載：圍護外側(cè)土壓力的計算2）關(guān)于土壓力計算是采用水土合算還是水土分算，規(guī)程規(guī)定了簡單的適用條件： 對砂土、碎石土采用水土分算1）當計算點位于地下水位以上時：（

16、5.2.21）2）當計算點位于地下水位以下時：（5.2.22） 對黏性土采用水土合算（5.2.23）31式（5.2.2-2） 水土分算公式推導(dǎo)（5.2.2-2）令水位在基坑面以上wa=1水面以上土+水面以下土+水位下水32水土分算推導(dǎo)公式（5.2.2-2）的計算簡圖：33荷載：水壓力計算3、水壓力計算 規(guī)程簡單規(guī)定：直接采用靜水壓力計算。條文說明：5.2.2：公式（5.2.2-3）是水土合算的表達式，公式（5.2.2-1）與(5.2.2-2）是水土分算的表達式。這里的水土分算公式只適用于靜水壓力的情況，有滲流水壓力不適用此公式?；觾?nèi)、外雙側(cè)水位的處理采用內(nèi)力計算方法為全量法時，基坑內(nèi)、外雙側(cè)

17、同時存在的水壓力不做抵消，直接與土壓力結(jié)果疊加；34特殊情況下的土壓力計算在實際的基坑工程中，荷載情況千變?nèi)f化，墻后往往有超載的情況，包括地表作用有均布荷載、作用有一定寬度的條形荷載、三角形荷載、距離圍護結(jié)構(gòu)一定距離處有與圍護結(jié)構(gòu)平行的條形基礎(chǔ)或矩形基礎(chǔ)，此外還有基坑上部放坡開挖及基坑外側(cè)有大面積卸土等等。規(guī)程僅列舉了a),b)兩種特殊荷載的計算方法，其他特殊情況土壓力計算可以參考其他規(guī)程、地方標準及設(shè)計手冊。a)本規(guī)程5.2.3.2條：墻后地表作用有均布荷載； （5.2.34） 35b)5.2.3.3條：墻后地表作用有一定寬度的條形荷載；（5.2.35）36這里補充一些特殊土壓力的計算公式c

18、)三角形荷載計算簡圖：37注意：1. 1k采用條形附加荷載的計算方法，見公式（5.2.3-5）;q1作用于基坑面的三角形荷載標準值（kPa）2.三角形附加荷載q1作用在基坑邊緣時（即b10），系統(tǒng)不做擴散處理，令1kq1；1k作用范圍：基坑面到基坑面以下b0范圍內(nèi)；3.公式（5.2.3-5）同樣適用于計算作用在基坑面以下一定深度的三角形附加荷載產(chǎn)生的豎向應(yīng)力標準值。38d）集中荷載計算簡圖： （5.2.3-6）（5.2.3-6.1）39式中：eh，max最大附加側(cè)向壓力標準值（kPa）；QL作用在地表的集中荷載（kN/m）；h附加側(cè)向壓力分布范圍（m）；Ka計算深度處主動土壓力或靜止土壓力系數(shù)

19、，參見前面公式；a集中荷載距支護結(jié)構(gòu)的距離（m）；見圖5.2.3-5所示；土體內(nèi)摩擦角（）。注意：作用到基坑下一定深度的集中荷載計算同地面集中荷載。40e）條形基礎(chǔ)或矩形基礎(chǔ)荷載計算簡圖計算公式 當 時 與支護結(jié)構(gòu)平行的條形基礎(chǔ) （5.2.3-7） 與支護結(jié)構(gòu)平行的矩形基礎(chǔ) （5.2.3-8） 當Zi在其他高度范圍時：41式中：p0分布在基礎(chǔ)底面的均布附加壓力（kPa），已經(jīng)扣除基礎(chǔ)底面處土自重壓力，由用戶交互；1k分布在計算深度處的豎向均布附加壓力（kPa）；a基礎(chǔ)邊距支護結(jié)構(gòu)邊的距離（m）；b基礎(chǔ)底面寬度（m）；l基礎(chǔ)底面長度（m）；dh基礎(chǔ)埋置深度（m）。42f）放坡f.1、一級放坡本規(guī)

20、程及建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-99）中未具體規(guī)定放坡對主動土壓力影響的計算方法。推薦放坡對主動土壓力的影響采用廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定（GJB 02-98）方法，即將放坡等效為荷載。計算簡圖：計算公式：坡腳處放坡引起的土自重壓力：（5.2.3-9）43f）放坡情況下，基坑外側(cè)任意深度產(chǎn)生的豎向應(yīng)力標準值1k當 時（5.2.3-10）當 時（5.2.3-10.1）當 時（5.2.3-10.2）445.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-5彈性支座的反力可由下式計算： （5.2.3-11） 式中 Ti第i道支撐的彈性支座反力； Kbi第i道支撐彈簧剛度； Yi由前面方法計算得到的第i道支撐處的側(cè)向位移

21、； Yoi由前面方法計算得到的第i道支撐設(shè)置之前該處的側(cè)向位移；455.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-6內(nèi)支撐剛度的取值：1）臨時鋼筋混泥土梁系支撐或鋼支撐對于采用十字交叉對撐鋼筋混泥土支撐或鋼支撐，內(nèi)支撐剛度的取值如下式所示：（5.2.3-12）式中 A支撐桿件的橫截面積； E支撐桿件材料的彈性模量； L水平支撐桿件的計算長度； S水平支撐桿件的間距；465.2-62）鋼筋混泥土梁板支撐體系采用鋼筋混泥土梁板支撐體系，此時支撐剛度較大，可以認為是個不動鉸支座，但是如果地下室面積很大好幾萬平米，尺度達幾百米時還是應(yīng)該計算支撐剛度，水平內(nèi)支撐剛度的計算相對簡單，由下式確定：（5.2.3-13）式中 A計算寬度

22、內(nèi)支撐梁板的橫截面積； E支撐梁板的彈性模量； L支撐梁板的計算長度；一般取開挖寬度一半。 475.2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計-7地基土水平抗力比例系數(shù)m的確定：圍護結(jié)構(gòu)的平面豎向彈性地基梁法的m法實質(zhì)上是從水平向受荷樁的計算方法演變而來的，因此嚴格講開挖面以下地基土的水平抗力比例系數(shù)m應(yīng)以根據(jù)單樁水平荷載試驗結(jié)果按下式計算:（5.2.3-14）485.2.7式中 m地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（MN/m4 ）,該數(shù)值為基坑開挖面以下2（d+1）m深度內(nèi)各土層的綜合值； Hcr單樁水平臨界荷載（MN），根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）附錄E方法（JGJ94-2008）附錄C方法確定； xcr單樁水平

23、臨界荷載對應(yīng)的位移（m）； vr樁頂位移系數(shù)，可按基坑規(guī)程表C.3.1采用（先假定m，試算）； b0計算寬度（m）,按本規(guī)程第B.0.3條計算。 EI 樁身抗彎剛度。495.2.7 樁頂位移系數(shù)vr 表 表C.3.1換算深度hd4.03.53.02.82.62.4vr2.4412.5022.7272.9053.1633.526注：表中當無試驗或缺少當?shù)亟?jīng)驗時，第I土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)mi可按下列經(jīng)驗公式計算：505.2.7式中 第i土的固結(jié)不排水（快）剪內(nèi)力摩擦角標準值（度）； 第i土的固結(jié)不排水（快）剪粘聚力標準值(Pa); 基坑底面處位移量（mm），按地區(qū)經(jīng)驗取值，無經(jīng)驗時可取10。

24、51 各類土的m經(jīng)驗值 表5.2-7 地基土類別淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和流塑、軟塑黏性土，e0.9粉土，松散粉細砂，松散、稍密填土可塑黏性土， e0.750.9粉土，濕陷性黃土，中密的中粗砂，密實老填土硬塑、堅硬黏性土，濕陷性黃土， e25%水泥摻量12%40006000上海市基坑工程設(shè)計規(guī)程根據(jù)上海地區(qū)的工程經(jīng)驗，對各類土建議了如表3-2所示的m值范圍，可以作為軟土地區(qū)m值的參考。535.2.7從上述兩個規(guī)程有關(guān)m值的確定方法可以看出，不同的規(guī)范或規(guī)程得到的m值的范圍可能相差較大，因此m值的確定在很大程度上依賴于當?shù)氐墓こ探?jīng)驗。至此：平面豎向彈性地基梁法所需的參數(shù)、荷載、邊界加上圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計本身

25、的幾何材料參數(shù)可以算出圍護結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力及不動鉸支座或彈性支座的反力。回到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002，圍護構(gòu)件（一般指排樁、地下連續(xù)墻）設(shè)計問題可以解決54回到本規(guī)程的條文上，關(guān)于圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些具體規(guī)定：5.2.8-1、2、3、45.2.95.2.105.2.115.2.12555.3 豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計看本節(jié)的第一條條款的規(guī)定5.3.1 當設(shè)計地下結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件時，在施工與使用的不同階段應(yīng)采用與其受力狀態(tài)相符的計算模型及相應(yīng)的荷載值進行內(nèi)力分析和截面驗算。當存在疊合構(gòu)件時，尚應(yīng)考慮二次疊合施工方法對構(gòu)件承載力和構(gòu)件變形的影響。5.3.2 地下結(jié)構(gòu)的豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件，宜選用鋼管混凝土

26、柱、型鋼混凝土組合柱或鋼筋混凝土柱。5.3.36條 都是一些構(gòu)造要求，結(jié)合條文說明，清楚也容易理解及實行。565.4 水平結(jié)構(gòu)設(shè)計看本節(jié)的第一條條款的規(guī)定5.4.1逆作法施工的水平結(jié)構(gòu)是指與圍護結(jié)構(gòu)相連的地下室樓板。由于水平構(gòu)件傳遞地下室側(cè)邊的土壓力，因此要求其具有足夠的強度、剛度，并應(yīng)滿足建筑各階段的功能要求。5.4.2 地下結(jié)構(gòu)樓板宜采用梁板式或格梁式，當有可靠措施時也可采用整體裝配式5.4.3、4、5、7條 都是一些構(gòu)造要求，結(jié)合條文說明也容易理解及實行。5.4.6 采用半逆作法施工時，設(shè)計應(yīng)采用考慮梁軸向變形的計算模型進行相關(guān)的內(nèi)力分析。當有疊合構(gòu)件時應(yīng)按疊合構(gòu)件的計算原則進行相關(guān)計算

27、。57再回頭看看5.1節(jié)第6條第3款的條文5.1.6-3 支撐體系和圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形宜采用空間作用的整體分析方法。當施工與使用階段構(gòu)件的使用條件變化時，應(yīng)按最不利情況驗算。這水平和豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計，必須按照逆作法施工與使用各階段，與逆作法圍護結(jié)構(gòu)相應(yīng)的工況，分別求出其內(nèi)力變形并進行構(gòu)件驗算。水平、豎向結(jié)構(gòu)與圍護結(jié)構(gòu)形成了一個空間的結(jié)構(gòu)，每一步的求解當然應(yīng)該采用5.1.6-3規(guī)定的空間的整體分析方法。水平結(jié)構(gòu)，全逆作法就是結(jié)構(gòu)地下部分的梁板體系，半逆作法就只有梁系，還需要疊合；而豎向結(jié)構(gòu)就基本上只有鋼骨或芯柱，都需要疊合施工及驗算的。58回到5.1第5條 荷載的規(guī)定在5.1.5條 列舉了水平的

28、、豎向的需要考慮的荷載一般內(nèi)支撐的空間結(jié)構(gòu)計算不考慮圍護結(jié)構(gòu)的剛度貢獻，分析就變得相對簡單了；把圍護結(jié)構(gòu)由平面豎向彈性地基梁法（m法）分析得到的鉸接或彈性支座的反力作用在內(nèi)支撐的空間結(jié)構(gòu)的邊梁上，采用一般的空間作用的有限元法即可求得各支撐構(gòu)件，包括豎向構(gòu)件的內(nèi)力和位移。595.4-8 空間有限元內(nèi)支撐體系的分析方法一、空間桿系-內(nèi)水平支撐只有鋼筋混凝土梁半逆作法時內(nèi)水平支撐只有鋼筋混凝土梁，形成桿系結(jié)構(gòu)的水平支撐系統(tǒng)，包括地下樓蓋梁系及圍檁（邊梁），豎向是鋼骨或芯柱，可以采用空間桿系有限元法對其內(nèi)力和變形進行分析。此時水平支撐形成一個的封閉自平衡體系，平面復(fù)雜時，添加在圍檁上的土壓力不平衡時，

29、會產(chǎn)生剛體位移，結(jié)構(gòu)分析是應(yīng)該添加適當?shù)募s束，以限制整個結(jié)構(gòu)的剛體位移。一般方法：在結(jié)構(gòu)上施加不相交于一點的三個約束連桿，形成靜定的約束結(jié)構(gòu)，保證分析得到的結(jié)果與不加約束是一致的。采用普通空間桿系有限元程序就可以分析，采用PKPM的SATWE或TAT就可以分析。采用大型有限元程序當然也可以。605.4-8a在采用m法需要先確定的支撐的彈性剛度，對于復(fù)雜的內(nèi)撐體系，難于直觀利用前面介紹的公式（5.2.3-12）計算，利用空間桿系有限元程序，可以用一個簡單的方法求得：在水平支撐的圍檁上施加于圍檁垂直的單位分布荷載p=1kN/m，求得圍檁上各節(jié)點的平均位移，則彈性支座的剛度為:(5.4.1-1)61

30、5.4-8b二、內(nèi)水平撐：梁板支撐體系一般逆作法，都利用地下結(jié)構(gòu)的梁板體系作為基坑的內(nèi)支撐，此時水平支撐體系的受力分析必須考慮梁板的共同作用，根據(jù)實際結(jié)構(gòu)形式建立起，考慮圍檁、主梁、次梁、樓板和立柱（需要二次成型的鋼骨、鋼管柱或混凝土芯柱）及留出取土口或順作空間的實際的有限元模型。一般的大型通用有限元程序如ANSYS、SAP2000、MADIS、ABQUS等均能完成這種分析。625.4-8c這里采用ANSYS舉例說明一下需要注意的事項：主體結(jié)構(gòu)的主梁、次梁要采用可以考慮軸向變形的彈性梁單元（ANSYS中BEAM188號單元）。鋼筋混凝土樓板采用三維板單元（ANSYS中SHELL63號單元），該

31、單元既有彎曲能力又有膜力，可以承受平面內(nèi)的荷載和法向荷載。在分析模型中要做耦合處理，使梁元與板元在交界面上共用節(jié)點能夠協(xié)調(diào)有效傳遞內(nèi)力，變形的協(xié)調(diào)就不一定要求。這樣結(jié)構(gòu)分析模型，除圍護墻（排樁）外，梁（圍檁）、板、柱均按照實際的尺寸、厚度建模計算。635.4-8d有板單元參與同樣水平支撐也形成自平衡的封閉體系，平面復(fù)雜時往往四周的圍護傳來的水平荷載分布我們加上后不對稱，求解時要設(shè)置必要的邊界條件以限制模型在水平面內(nèi)的剛體運動。有三種邊界條件處理方法：（1）在位移較小角部設(shè)置固定支座；（2）在模型周邊加法向彈簧，彈簧剛度難確定，需要經(jīng)驗；（3）在模型周邊加切向彈簧，基坑邊變形切向位移比法向要小得

32、多，此法更合理。切向彈簧剛度Kt有文獻提出簡單的計算方法。（5.4.1-2）64式中b計算寬度（m）；h計算高度（m）；fs土與圍護間的側(cè)摩阻力（kPa），可參考灌注樁的側(cè)摩阻力取值；d側(cè)摩阻力達到最大值時的位移（mm）。約束的數(shù)目也需要經(jīng)驗，太少沒有效果，多了也與實際不符，水平構(gòu)件計算內(nèi)力會偏小，又不安全。沒有約束剛體位移，或約束少了，會出現(xiàn)在圍檁上加上的土壓力，不平衡部分轉(zhuǎn)由立柱來承受，這也不合理。655.4.8-2逆作法設(shè)計與普通基坑支護設(shè)計很大的不同在于，一是一般沒有拆支撐的工況，二就是立柱(豎向構(gòu)件)的疊合設(shè)計。立柱要承受水平支撐的重量，挖土運土的重量，有時還要承受同時施工的上部結(jié)構(gòu)

33、的幾層的重量。立柱的內(nèi)力必須求解清楚，梁板水平構(gòu)件承受面內(nèi)、面外雙向的荷載，也要分析清楚。面內(nèi)荷載同一般基坑一樣，m法求得的支座反力，均勻反作用在圍檁上即為維護結(jié)構(gòu)傳來的水平荷載。所以規(guī)程強調(diào)：5.1.6-3 空間整體分析的方法。非逆作法設(shè)計時，往往只要做水平支撐的平面內(nèi)分析，就可以達到工程需要。665.4.9三維“m”法簡介三維“m”法繼承平面分析的思路，原理簡單明確，克服了傳統(tǒng)平面豎向彈性地基梁法計算模型過于簡單，并且需要將圍護結(jié)構(gòu)與支撐體系分開計算的缺點。建立起支護結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，內(nèi)支撐也根據(jù)實際的構(gòu)件尺寸建立梁、板、柱有限元模型，反映真實的內(nèi)支撐剛度，可以直接計算出圍護與支撐結(jié)構(gòu)

34、在各個開挖施工工況下的位移、內(nèi)力。對于空間效應(yīng)強的擋土結(jié)構(gòu)（如圓筒型），三維“m”法有更大的優(yōu)質(zhì)與必要性。三維“m”思路延續(xù)平面“m”，其參數(shù)選取已經(jīng)有相當?shù)慕?jīng)驗。675.4.10考慮土與結(jié)構(gòu)共同作用的三維有限元分析法平面及三維“m”法均沒有考慮土與結(jié)構(gòu)的共同作用，因而無法評價基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。三維連續(xù)介質(zhì)有限元法 考慮土與結(jié)構(gòu)的共同作用三維連續(xù)介質(zhì)有限元法分析應(yīng)力包括全部六個分量，土體需要三維六面體單元，圍護墻及樓板采用板單元，立柱、梁采用三維梁單元來模擬。在分析中想要得到較好的結(jié)果需考慮圍護結(jié)構(gòu)與土體的接觸問題，并采用彈塑性土體本構(gòu)關(guān)系。685.5 地基基礎(chǔ)設(shè)計條文5.5.1條文5

35、.5.2條文5.5.3條文5.5.45.5.5 當結(jié)構(gòu)地基采用天然地基時，施工階段采用的柱下支承樁在使用階段可不考慮其作用。5.5.6 多樁基礎(chǔ)，并在計算各樁頂反力、筏板或承臺內(nèi)力時，不宜考慮逆作施工期間柱下樁的支承作用。條文5.5.7條文5.5.8695.6 節(jié)點設(shè)計及構(gòu)造5.6.1 節(jié)點設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 圍護結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件連接接頭可采用剛性接頭、鉸接接頭和不完全剛性接頭等形式。70另外兩種柔性接頭做法，下圖6.6.3-1a71剛性接頭做法722 當有防水要求時，節(jié)點的設(shè)計應(yīng)滿足防水要求。 1）外圍護結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻墻身的防水以及施工段接縫防水設(shè)計；密排樁樁間的防水設(shè)計。

36、2）外圍護結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)底板接縫處的防水。 3）豎向結(jié)構(gòu)在底板位置的防水。 4）水平結(jié)構(gòu)在外圍護結(jié)構(gòu)上連接節(jié)點的防水。735.6.1 節(jié)點設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定-2：3 當?shù)叵逻B續(xù)墻僅作為圍護結(jié)構(gòu)時，槽段接頭可采用柔性接頭；當?shù)叵逻B續(xù)墻作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時，槽段接頭應(yīng)采用剛性接頭。4 當采用鋼管、型鋼或鋼管混凝土支承柱時，支承柱與地下結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件連接接頭除應(yīng)符合本節(jié)規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ138的相關(guān)規(guī)定。745.6.2 節(jié)點構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：1 地下結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件與地下連續(xù)墻的接頭應(yīng)符合下列規(guī)定： 1）當板與地下連續(xù)墻的連接采用剛性接頭時，可采用在連續(xù)墻中預(yù)埋鋼筋或采用鋼筋機械連接的方式。當板與地下連續(xù)墻的連接采用鉸接接頭時，可采用在連續(xù)墻中預(yù)埋鋼筋或預(yù)埋剪力鍵的連接方式，或通過邊梁與地下連續(xù)墻連接，樓板鋼筋錨入邊