前言:
《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019(以下简称《抗浮标准》)实施之后,其对工程抗浮成本的影响是业内关注的重点。该标准引入诸多系数如抗浮稳定安全系数、水浮力组合系数、抗浮结构重要性系数等,其取值合理性直接关系到工程的抗浮成本。本文以上海某住宅项目为例,对比抗浮系数的取值对抗浮成本的影响,最后对抗浮系数取值合理性进行讨论并给出建议。

1.抗浮系数的规范规定
1.1
抗浮稳定安全系数

《抗浮标准》3.0.3条规定了抗浮稳定性验算公式,抗浮稳定安全系数与抗浮工程设计等级关联,浮力设计值分项系数见3.0.9条。

▲《抗浮标准》3.0.3条——抗浮稳定安全系数

1.2
水浮力标准组合系数

《抗浮标准》3.0.9条规定了抗浮设计作用效应组合系数,抗浮稳定性验算时,水浮力分项系数取1.0,确定抗拔桩数量时,水浮力作用效应采用标准组合,即水浮力组合系数取1.0。

▲《抗浮标准》3.0.9条——水浮力分项系数与组合系数

1.3
抗浮结构重要性系数

《抗浮标准》7.1.8条规定了抗浮结构及构件结构设计时,不同抗浮设计等级采用的重要性系数。《抗浮标准》编制组文件指出结构及构件的“结构设计”包括长度、配筋、裂缝等,此时才考虑重要性系数。

▲《抗浮标准》——抗浮结构重要性系数

2.抗浮系数对成本影响对比
2.1
工程概况

本工程为上海住宅项目,地下室基本情况如下:

结构形式:钢筋砼框架;

层数及层高:地下一层,层高3.8m;

标准柱跨:8.1m×(4.75m+6.7m+4.75m);

荷载:顶板覆土按1.5m,地下室面层按100mm;

抗浮水位:取室外地面下0.5m;

桩型:抗压兼抗拔管桩。

2.2
对比方案

本工程抗浮设计等级为甲级,结构重要性系数与抗浮稳定安全系数按抗浮标准取值,软件不重复考虑,软件参数如下所示:

▲ YJK软件——抗浮稳定安全系数与结构重要性系数

由于部分设计认为算单柱下桩拔力时,水浮力计算要考虑1.1重要性系数(具体软件执行为定义1.1水浮力组合系数),故桩基对比方案采用PHC500(100)-AB管桩和PHC400(95)-AB管桩分别考虑高水组合系数1.1和高水组合系数1.0,统计范围为2个车位+1个车道柱跨内桩基工程量。

水浮力计算考虑高水1.1和高水1.0标准组合系数,软件参数如下:

▲ YJK软件——高水1.1和高水1.0标准组合系数

水浮力计算考虑高水1.1标准组合系数,PHC500(100)-AB和PHC400(95)-AB相应抗拔桩布置如下:

PHC500(100)-AB(高水1.1)
PHC400(95)-AB(高水1.1)

水浮力计算考虑高水1.0标准组合系数,PHC500(100)-AB和PHC400(95)-AB相应抗拔桩布置如下:

PHC500(100)-AB(高水1.0)
PHC400(95)-AB(高水1.0)

2.3
对比结果

水浮力计算考虑高水1.1标准组合系数:采用PHC500(100)-AB大小跨均为一柱一桩;采用PHC400(95)-AB大跨为一柱两桩,小跨为一柱一桩;

水浮力计算考虑高水1.0标准组合系数:采用PHC500(100)-AB大小跨均为一柱一桩,桩长可减短采用PHC400(95)-AB大小跨均为一柱,即可满足要求

不同水浮力组合系数桩基经济性对比如下表:

▲ 不同水浮力组合系数成本对比表

由上表可知,高水1.1标准组合系数,采用PHC500(100)-AB更经济;高水1.0标准组合系数,采用PHC400(95)-AB更经济;而两者单方造价却相差近1/3。由此可见,水浮力组合系数影响桩基经济性选型结论,对抗浮成本影响很大。

3.抗浮系数取值合理性分析及建议
3.1
取值分析依据

3.1.1 在《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019主要问题释义中(标准编制组出的文件),新抗浮标准对工程结构设计的影响问题举了一个例子。可以看出,抗浮设计等级甲级,水浮力计算及抗浮稳定性验算均未体现1.1组合系数或重要性系数。

▲《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019主要问题释义

3.1.2 2021年苏州市建设工程施工图设计审查疑难技术问题指导2.1条也明确了计算抗拔桩数量时并未要求执行该标准第7.1.8条重要性系数的规定,仅抗浮结构及构件设计时执行。

▲2021年苏州市建设工程施工图设计审查疑难技术问题指导

3.1.3 YJK软件执行情况:《抗浮标准》刚实施之际,YJK3.1.0版本,抗浮稳定验算时确实考虑了结构重要性系数,此处编制疑似有误。

▲ YJK3.1.0抗浮设计的结构重要性系数

而后续版本如YJK5.2.1抗浮稳定验算已删除结构重要性系数。即使设置高水分项系数1.1,抗浮稳定验算也是考虑高水分项系数1.0的组合

▲ YJK5.2.1无抗浮设计的结构重要性系数、高水分项系数1.0

3.2
合理取值建议

《抗浮标准》7.1.8条指出抗浮结构及构件结构设计时,需要考虑重要性系数γ0,但此重要性系数γ0仅用于在抗浮梁板强度计算,重要性系数γ0是根据抗浮等级确定的,而抗浮稳定性计算时,由于已经考虑了抗浮等级系数Kw,因此不需要重复考虑;在计算水浮力和抗浮桩根数时,均采用标准值即组合系数1.0,更无需考虑重要性系数γ0。如抗浮系数选取不当,必将带来抗浮成本大幅上升。

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