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完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)我隐隐觉出我的观点和文首的抗浮稳定饱合重度和浮重度算法之争有一定的联系,但思路还不是很清晰。这只是我个人观点。规范不同规定只有合理、可靠度与经济性之分,不是力学上绝对得对错之分,我提醒学员们要按规范设计。我写《抗浮稳定系数如何算》(可点击回看)一文的目的,本来是想说因工程粗略性和安全系数定义模糊性造成两种算法矛盾,让大家不必太纠结,实际工程中灵活运用即可,但并没有真正解决问题,因为针对不同的工程总存在哪种算法更合理、偏于经济的、偏于保守的、纯力学之争。工程设计模糊处理也就罢了,关键让考生如何选择,毕竟1分也可能决定过与不过啊。从土木吧文章的留言和专家群的争论就会知道,这个问题仍将继续争论下去。我从这些争论中隐隐感觉到这个问题和另外一个问题存在着某种微妙的联系,即稳定安全系数、水压力分项系数如何取值?这些系数的取值,我在《地基基础研修课》上有一个观点:

抗浮稳定系数如何算(续篇)

对规范抗浮稳定和抗浮构件计算方法的建议

王锁军

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(1)

我写《抗浮稳定系数如何算》(可点击回看)一文的目的,本来是想说因工程粗略性和安全系数定义模糊性造成两种算法矛盾,让大家不必太纠结,实际工程中灵活运用即可,但并没有真正解决问题,因为针对不同的工程总存在哪种算法更合理、偏于经济的、偏于保守的、纯力学之争。工程设计模糊处理也就罢了,关键让考生如何选择,毕竟1分也可能决定过与不过啊。从土木吧文章的留言和专家群的争论就会知道,这个问题仍将继续争论下去。

我从这些争论中隐隐感觉到这个问题和另外一个问题存在着某种微妙的联系,即稳定安全系数、水压力分项系数如何取值?

这些系数的取值,我在《地基基础研修课》上有一个观点:

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(2)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(3)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(4)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(5)

这只是我个人观点。规范不同规定只有合理、可靠度与经济性之分,不是力学上绝对得对错之分,我提醒学员们要按规范设计。

我隐隐觉出我的观点和文首的抗浮稳定饱合重度和浮重度算法之争有一定的联系,但思路还不是很清晰。

1月10日,当听到《地基基础通规》公益讲座的杨贵生总讲到“安全系数法和基于可靠度理论的分项系数法不能混用”时,就像黎明前的一缕阳光启示了我,使我一下子似乎找到了解决这个问题的钥匙。

现行《地及基础设计规》和《抗浮标准》采用的是稳定安全系数法,《抗浮标准》的稳定安全系数比《地规》复杂的多,用工程抗浮等级确定不同的安全系数,正如上面我的观点,这个是试图用精确的方法解决混沌的东西,不合理。(下图分别是地基规范和抗浮规范计算抗浮稳定得安全系数法计算公式)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(6)

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(7)

《北京地标》的抗浮稳定计算用的是分项系数的承载能力极限法。

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(8)

上式是极限法等式,无安全系数,自重等影响系数可以理解成分项系数。

如果抗浮稳定计算用这种方法的话,饱和重度和浮重度计算方法之争就不存在了,因为水压力同时加在等式左右是等效的,也不存在安全系数法的水压不住水的问题了。

那对结构有利的建筑自重等荷载的分项系数应该取多少呢?规范应该专门规定,但至少不能用1/1.3=0.769,建议规定为0.9~0.95。

水压力的分项系数毫无疑问应该是1.0,因为水压力是水位和密度的乘积,其密度和水位不存在一般荷载的统计规律,故不能采用一般恒载、活载那样的分项系数。

地下室外墙或防水板等构件配筋设计如何进行呢?

我认为可按承载力能力极限状态进行设计,但水压力荷载分项系数为1.0,混凝土和钢筋等材料分项系数按《通规》执行。

实际上,水压力的分项系数1.0是针对水的密度而言的,而每个项目的水位都不相同(即使一个项目也可能存在不同的水位比如山坡地建筑的水位分区)。

这样就避免了建设部设计院和深圳院规定的水压力乘以1.35的分项系数后不能大于水位在室外场地标高计算数值这个尬尴无法解释的情况了(中国建筑设计院技术错施、深圳院建筑常见问题结构分册)。

有人可能质疑承载能力极限状态采用1.0的分项系数不合适,我认为是可以的,具体情况应分别对待,不可限定一个套子,再往里装东西,有些东西很难装进去,即使装进去,还会有局部露在外面。

看《地基规范》强条,有些情况得承载能力极限状态还是可以用1.0得分项系数的。

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(9)

《抗浮标准》上规定了不同抗浮等级的建筑采用不同的稳定安全系数,是用精确的数据(0.95~1.1)对付模糊的水位。

那如何把水压力(水浮力)和抗浮等级结合起来呢?我觉得可以规定勘察时根据建筑抗浮等级来综合确定其水位,比如人民大会堂毫无疑问应该确定水位为正负零标高(无承压水时),这里是综合了其政治上的重要性。

将浮力及水压力数值计算问题从安全系数和分项系数这些不合理的规定中解放出来,让业主、勘察、设计各方聚焦于如何安全、合理、经济的综合权衡确定抗浮设防水位及构件水压力计算水位的正确方向上来。

什么是结构极限状态,结构可靠性统一标准中规定如下:

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地基规范强条规定,基础抗浮稳定时(应为基础或结构抗浮稳定)采用承载能力极限状态进行设计:

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但其5.4.3却用了安全系数法,自相矛盾。

完整的抗浮验算公式(抗浮稳定系数如何算)(12)

工程设计不是纯粹的力学计算,很多时候是模糊的,规范有时考虑不周,存在自相矛盾也是可以理解的,逐渐完善就好了。

2022年1月11日

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