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關鍵詞:基礎設計 水浮力 減負作用
一.基礎設計時規范對地下水浮力的規定
眾所周知,建筑物地基反力可以看作是建筑物總豎向力與地下水浮力的差值。目前有關地基基礎的規范對基礎底面處的壓力所表述的原理是一致的,但是對具體細節并不統一。
《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)的基本公式5.2.1~5.2.4,略去了地下水浮力對建筑物豎向力的減負作用,其實際上是將地下水浮力納入建筑物的安全儲備。對于采用天然地基作為基礎的建筑物而言,地下水位與基礎埋深之間的差值小,其對建筑物豎向力的減負作用也小,因此略去水浮力的減負作用偏于安全且有利于簡化計算,這樣做是合理的。
《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范》JGJ6-2011基本公式4.0.3-1~4.0.3-3類同于淺基礎的設計要求。但在4.0.3-1條的說明中的G值為基礎自重和基礎上的土重之和,在計算地下水位以下部分時,應取土的有效重度。我對它的理解是:對于埋深較大的基礎,當基底在地下水位以下時,應考慮水浮力的作用,即在總豎向力F+G中減去浮力。
《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008中5.1.1.1條計算樁豎向力時,明確指出G值為樁基承臺和承臺上土自重;對穩定的地下水位以下部分應扣除水的浮力。
從上述規范的規定來看,對于埋深較大的筏形基礎和樁基礎,原則理論上應該考慮地下水浮力的作用,不考慮則偏于保守。當然考慮地下水浮力的有利作用需要一個前提,那就是需要對地下水位變化趨勢有正確的評估,地下水位必須按常年穩定的地下水位計算,以避免因地下水下降帶來不利影響。
二.工程實例分析
臨平胤超城市青年廣場由2幢主樓和裙房及地下車庫等組成,主樓之間為地上3層裙房,地下室為3層地下室
本工程結構形式為框架-剪力墻結構,基礎形式為樁筏基礎。0.00相當于絕對高程5.450米,地下室底板面標高為-11.500,地下室板厚為0.5米。根據勘察報告,本場地穩定水位標高在0.80~2.98m之間,年水位變幅1.50m左右。考慮地下水浮力作用的水頭深度為:(0.8-1.5)-(5.45-11.5-0.5)=5.85米
1.以D交2軸處柱子為例(柱網尺寸為8.4x8.4米),根據電算結果,不考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為16494KN,布樁方式為3D900(3x5300=15900KN);考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為12901KN,布樁方式為3D800(3x4500=13500KN);經濟性非常明顯。
2.假定本工程采用筏板基礎,其持力層為第3-2層砂質粉土,地基承載力特征值fak=130kPa。按地下水位絕對標高程為3.5m計算修正后的地基承載力特征值。fa= fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。根據地質報告,各參數取值:γ=9.2kN/m3;γm=9 kN/m3;ηb=0.5;ηd =2.0。則fa=130+0.5*9.2(6-3)+2.0*9(10-0.5)=314.8kPa。
以M交15軸處柱子為例(柱網尺寸為8.1x7.5米),根據電算結果,不考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為20455KN,=20455/(8.1*7.5)+25*0.5=349.2 kPa。則:fa < pk。如果不考慮地下水浮力作用,本工程需要采用樁筏基礎才能滿足承載力要求。考慮地下水浮力作用時,地下水絕對標高程為3.5m時,水浮力為F浮= γ水h=10×3.5-10*(5.45-11.5-0.5)=100.5kPa。即在“總豎向力中扣除水浮力”,則:pk -F浮=349.2-100.5=248.7kPa< fa=314.8kPa。從地基承載力方面來看,此時采用天然地基就可以滿足要求,不需要打樁。
3. 地下水位下降,原水位下土的重度增加,對地基承載力特征值的修正增加。將地下水位埋深(假設水位降至基底,單位m)和修正后的地基承載力與扣除地下水浮力后的總豎向力(pk -F浮)的差值即fa-(p-F浮)(單位Kpa)的關系繪成曲線,如下圖所示(。假設地下
水位降至基礎底面以下時,按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)的公式5.2.4計算得出修正后的地基承載力fa=493.6kPa。由此可見,地下水位下降, fa-(p-F浮) 值增大,對結構有利。因此,設計時按該場區常年水位變幅的高水位值計算是偏于安全的。
三.地下水位下降對地基變形的影響分析
地基變形的驗算是按照《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)5.3.5條并考慮第5.3.10條進行,然后再按第5.3.7條確定地基變形計算深度Zn。當結構采用箱型基礎和筏形基礎(有防水外墻),且地下水位高于基礎底面時,公式5.3.5中p0(對應于荷載效應準永久組合時的基礎底面處的附加應力)為常數。因此地下水位在基礎底面以上發生變化時對地基變形沒有影響。
四.結論和建議
1. 《建筑地基基礎設計規范》、《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范》、《建筑樁基技術規范》對如何利用水浮力問題的表述不統一,不利于結構工程師掌握和利用。建議將“總豎向力中扣除地下水浮力” 替代“取有效重度”。
2. 對于埋深較大的筏形基礎和樁筏基礎原則理論上應該考慮地下水浮力的作用,不考慮則偏于保守。合理的利用地下水浮力可以擴大天然地基的應用范圍,減少樁基礎數量,節省工程費用,其經濟效益非常可觀。
3. 對于埋深較大的筏形基礎,當基礎底面標高在地下水位以下時,水位下降,則修正后的地基承載力與扣除地下水浮力后的總豎向力(p-P')的差值即fa-(p-P')
增大,對結構有利。設計時,除一般規定,應按以下要求驗算地基強度、地基變形、基礎承載力:
(1)地下水位應嚴格按照勘察報告提供的“常年水位”并取相應的水浮力、修整后的地基承載力特征值。如果此時經過減負后的基礎地面壓力值小于修正后的地基承載力特征值,則可認為地基持力層滿足地基承載力要求。
(2)當地下水位在常年最高水位與基礎底面標高之間變動時,則可認為已經滿足常年穩定地下水位要求。此時產生沉降的附加應力p0為常數,地下水位下降對地基變形無影響。如遇南水北調等特殊情況使得該場區地下水位超出常年最高、最低水位,則應另行評估地基承載力和地基變形。
(3)在進行基礎底板強度計算時,基底凈反力等于(上部結構的豎向荷載-水浮力)+水浮力-基礎自重。
參考文獻:
[1]建筑地基基礎設計規范 GB50007-2011.
一、 宏觀調控――未雨綢繆,做好長遠規劃,合理分配教學時間。
因為中考地理內容多,容量大、任務重,為確保優質高效完成教學目標,所以在學生入學七年級之初就制定好初中階段整個的教學規劃,合理安排新課與復習時間,即新課和全部教材及每冊書復習完所需時間,能按時甚至提前完成學習任務,并達到良好的學習效果,為后期的復習夯實基礎、贏得時間。
對每一階段的復習,都要統籌兼顧,既要做好本階段的復習以及查漏補缺工作還要考慮其他學科的各種級別的考試以及其他突發事件所占用的時間。本著“緊前不緊后”的原則,我們合理地安排好新授課和復習備考的時間,從而能夠從容不迫、有條不紊、優質高效的完成教學任務。
在復習時,制定好合理的、切實可行的復習計劃,并提前向學生明確周復習計劃甚至每天的復習計劃,讓學生做到心中有數,主動自覺配合老師,做到教與學同步,發揮師生共振的功效。
在后期不到兩個月的總復習時間里,對復習的內容和任務以及時間的分配更是做到心中有數,每個階段的復習要達到什么目標、做什么、怎么做、選用何種資料,對學生進行哪些技能的訓練,如何引領學生打破復習瓶頸甚至對學生進行哪些方面的心理輔導,復習前都做了一個翔實的統籌規劃。
二、 優化課堂――因地制宜,活化教學策略,建立高效優質的課堂結構。
由于歷史原因和客觀原因導致學生地理基礎差,學習地理興趣不濃,大部分學生不太重視地理學習,這種情緒自然會影響到地理課堂的順利開展。因此,因地制宜,活化教學策略,建立高效優質的課堂教學,是地理教學的必由之路。
對學生進行思想教育,轉變學生對地理學習的觀念,逐步提高學生學習地理的興趣;提出明確要求:希望每個學生能有個好的開始并能夠從行動上持之以恒;通過自己的人格魅力,提高親和力,感染學生愛屋及烏;在“嚴而親”原則下,提出具體的要求,如安靜、獨立、專心等。
教學中靈活處理教學內容。緊密結合最新的時事地理熱點,體現地理的時代感。緊密結合生活化地理,體現地理的實用性和“學習有用的地理”的理念。緊密結合地理圖表,體現地理的直觀性和空間分布特點。
將時事熱點問題,相機融入到教學中,培養學生樹立家事、國事、天下事,事事關心的情懷,增強對環境、資源的保護意識,提高人文關懷的修養以及對生命的熱愛。
通過結合所在地的地理位置、氣候,引導學生理解“一方水土養一方人”,引領學生跳出課堂,感受地理,運用地理知識。
優化課堂結構,向課堂要質量,就必須打破傳統復習課的框架,充分運用學生的認知規律,調動學生的學習思維。人的認知規律:感知――理解――運用,結合地理學科特點,可以將地理復習課堂分為以下三個步驟:① 喚醒――定向自讀自測;② 熱身――調動多種感官參與課堂學習;③ 回憶再現――知識的整合與運用。這幾個步驟既遵循人的認知規律又體現“學生為主體,教師為主導”的原則,從而切實地提高課堂效率。
在課堂教學中,還可以充分利用多媒體,增大知識容量和課堂教學的趣味性,進而不斷增強學生對地理學科知識的掌握、理解和運用能力。
三、 扣綱務本――研讀《課程標準》和《中考說明》,立足教材,構建主次分明的知識體系,形成脈絡清晰的知識網絡,達成有的放矢的復習目標。
課標和說明是復習的指揮棒,規定了對教材知識的考查要求,因此必須分清哪些屬于識記,哪些屬于理解,哪些屬于運用,要在復習中找準知識的定位。這樣復習才能做到有的放矢。
立足教材,善于總結,理清知識結構層次,形成脈絡清晰的知識網絡,實現由知識的積累到活用知識能力的提升。
義務教育課程標準試驗教科書共分三個部分,地球與地圖、世界地理、中國地理。縱觀整個教材內容,重要的地理事物及空間分布狀況,一些重要的地名、數據應當牢固記憶,并能落實到圖上,例如東西半球的界線,經度等。理解地理概念、原理;地理事物的物質特點、成因,分布和變化規律為重點和難點。運用所掌握的地理基礎知識、基本技能和科學觀點來說明、描述、識別地理事物,尤其在基本技能方面,應教會學生注重收集和處理地理信息的能力,獲取地理知識,分析解決一定地理問題的能力。例如,印度和我國有什么相似之處,印度經濟的快速發展對我國有什么值得借鑒的地方?既分析特征,又要綜合考慮。只有在掌握了基礎知識的基礎上,才有可能去聯系實際。在“博識”的基礎上實現“活用”的提升。
四、 有效訓練――精選教輔資料,精編復習練習,培養多角度地理思維習慣,規范答題要求,提高答題技巧,實現中考既定目標。
仔細分析近年來的地理中考試卷,廣泛搜集中考信息、關注中考考查動向。選擇一些合適的、編寫水平較高的教輔資料供學生自學和練習。必要的練習可以促進知識形成和轉換,可以讓學生加深對考點知識的印象和理解,使知識得以消化和鞏固。要編制內容新穎、覆蓋面廣、設問巧、質量高、具有典型性的試題進行必要的訓練。訓練時必須做到有的放矢:提高學生解題的速度和準確度;培養思維的敏捷性,善于對一個材料、同一個知識點從多角度、多層次進行思考全面把握的思維習慣;注意答題技巧。
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同學們一定以把握時間,以正確的態度認真對待期中考試,把它當作鍛煉考驗的難得機會,努力備戰,充分展示自己的才華和智慧。首先要合理安排復習時間,科學制定各科復習計劃。
語文學科
要分塊復習,分步完成。可以分解為基礎知識、閱讀和作文共三大塊進行復習。基礎知識部分可以分解為生字、解詞、文學常識、修辭、文言文和現代文背誦默寫等部分。閱讀分為課內閱讀和課外閱讀。
作文則著重復習記敘文。
基礎知識要集中幾天進行強化復習。然后是閱讀部分,課內的重點篇目、段落,要圍繞主題寫法等重新溫習。課外部分,應有意識的做一些記敘文的閱讀題,掌握規律。作文要注重老師平時的批改、講評。
數學方面
復習時首先要把基礎復習好,要認真看好概念、例題,考試做到不因基礎知識基本理解而失分。另外,復習時要注意基本運算的練習。
英語學科
關鍵要了解差異,改變復習方法,提高復習效果。小學英語往往以對話為載體,以培養學生的聽說能力為主要目標,初中英語體裁形式多樣,以培養學生靈活運用語言的綜合能力為目標。因而,應迅速將學習方法轉變到“聽說讀寫齊復習,總結歸納重規律”上來。
歷史、地理、生物等