抗浮设计论文范文
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第1篇
由于泵房尺寸较大，埋置深度较大，且上部荷载较小，当地下水位较高时，抗浮设计往往是设计控制因素之一。目前，工程中较常用的抗浮方式有：自重抗浮、配重抗浮、锚固抗浮、抗浮桩等。可根据实际情况同时采用一种或多种抗浮方式。
（1）自重抗浮
自重抗浮荷载计算时不包括设备重、使用荷载及安装荷载。自重加大后，泵房体积也随之加大，浮力相应增加。因此自重抗浮只能在不具备其他抗浮条件或自重加大不多即可满足抗浮要求时采用。
（2）配重抗浮
配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸会使支护范围加大，且当泵房较深时，基坑回填压实难度较大，不易满足设计要求。也可在泵房顶板增加配重，但会加大结构承载量，对抗震不利。
（3）锚固抗浮
锚固抗浮是一种有效的技术手段，锚杆灵活布置、锚固效率高、适应性较广，易于施工。在许多条件下优于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮锚杆的工作环境和受力特点，锚杆受拉后杆体周围灌浆开裂，使杆体极易受地下水侵蚀，影响其耐久性。同时，抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水的薄弱环节。
（4）抗浮桩
抗浮桩是一种主动抗浮设计，前期施工费用较高，但后期维护简单，结构受力合理，不影响泵房的使用功能。当地下水位较高，泵房平面尺寸较大，基础埋置较深时多采用此种抗浮方法。此外，工程中还有其他抗浮方法。例如通过改变结构形式，泵房池壁与土体的黏结抗剪力抗浮。实际工程中，应根据泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度选用合理的抗浮方式，以达到设计要求。
2抗滑移、抗倾覆验算
当采用嵌固或锚固抗浮时，泵房周围填土较深且土面大体一致时，可不做抗滑移、抗倾覆验算。当泵房建造在软弱土层上，有可能出现连同地基土一起滑动而失去稳定时，尚应采用圆弧滑动条分法进行整体稳定验算。
3施工方法选择
当泵房埋深较浅，地下水位较低，且土质较好时，可选择开挖基坑。当泵房埋深较深，地下水位较高，且土质较差时，可选择沉井施工。基坑开挖较为简单，本文重点介绍沉井施工方法。沉井的施工方法对沉井的设计计算有着直接关系，应根据场地的地质条件结合施工条件决定。
（1）排水下沉
当地下水位不高，或是虽有地下水但沉井周边的土层渗水性不强，涌入井内的水量不大且排水不困难时，可采用排水下沉法，此种方法施工费用较低，工期较短。
（2）不排水下沉
在下沉深度范围内存在粉土、砂土或其他强透水层而排水下沉有可能造成流砂或补给水量很大而排水困难时，可采用不排水下沉。当沉井场地附近有已建建构筑物及其他设施，排水施工可能导致其沉降及倾斜而难以采取其他有效措施防止时，也可采用不排水下沉。
（3）分次下沉
根据沉井的高度，地基承载力、施工条件和设计需要，沉井可沿高度方向一次浇筑下沉，或分段浇筑一次下沉，或分段浇筑分次下沉。
4结构设计中应注意的问题
（1）池壁厚度的选择
当泵房较浅、采用开挖施工方法时，池壁厚度只要满足受力要求、防水要求即可。当泵房较深，采用沉井施工时，应优先考虑沉井依靠自重克服土层的摩擦力下沉，因此，池壁要有适当的厚度。反之，当池体过重时，下沉系数过大或地基承载力不足时，应适当减小池壁厚度。当地下水位较高时，沉井必须满足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有适当的厚度。
（2）变形缝的设置
第2篇
关键词：构筑物抗浮设计
目前，在抗浮设计上，主要采用抗与放的方法。所谓抗，即是配重抗浮、锚固抗浮；所谓放，即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法，尚应根据工程的具体情况而定，同时还应着重考虑对工程造价的影响。下面就各种抗浮方式进行探讨并做经济分析比较。
一.抗浮方式的探讨：
1.配重抗浮：小型水池一般不需要配重抗浮，因其池壁相距
较近,再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(规范未计入以策安全)，抗浮安全系数很容易满足规范要求。
砼的缺点之一是自重大，但事物均有两面性，抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级砼压重；二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一、二种方法的优点是简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小,投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时,本方法将会增加工程量使土建造价提高，原因是配重部分要扣除浮力，导致配重部分的厚度增大；较大的埋深也将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼压重的方法，将会使壁板的计算长度H加大，而壁板根部的弯矩值与H是平方关系,这样会使壁板根部的弯矩值增长较快，弯矩值较大时，板厚和配筋也会相应增大；如采用较厚的钢筋砼底板的方法，其工程量与设低等级砼压重相差不多，壁板的弯矩值虽小，但底板的钢筋用量会有些许增加；如采用底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。
2.锚固抗浮：锚固抗浮一般有两种方法：
a)锚杆：锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，也有采用土锚技术的，也有采用短锚加扩大头技术的。锚杆的直径一般为150~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力问题，当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状态，当构筑物满水时，锚杆又处于受压状态，锚杆的底端类似于桩端，锚杆在反复拉压状态下的工作性能有待进一步的实验研究；二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满、如何避免断杆等都是施工难题，尤其是锚杆较长时，不如配重抗浮来得简便。三是适用性，当地下水对钢筋有侵蚀性时,细锚杆的耐久性问题不易解决,这将在一定程度上限制其适用性。
b)抗拔桩:抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，桩型可采用灌注桩或预制桩，桩径一般为400mm，也可采用方桩，桩距和桩长应通过计算确定，桩距不宜过大，否则会增加底板厚度，桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题，但其施工较简单，耐久性亦比锚杆容易得到保证。
3.降水抗浮：这是抗浮设计的另一条思路，即不硬抗，而采用放的方法。具体做法是在构筑物底板下设反滤层，在构筑物周围设降水井，降水井和反滤层间用盲沟相连，当构筑物因检修设备而需要放空时，可在降水井内抽水使地下水位降至底板下，从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计，当土的颗粒较细时，应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层，引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低，因采取了抗浮措施，构筑物的设计可按无地下水时考虑。当地下水位很高且地基土较软时，采取降水抗浮措施可大大降低工程造价。但降水抗浮也有其缺点，第一是可靠性，虽然构筑物在设计使用年限内放空检修的时间很短，但每年也有一二次，如反滤层被堵塞，则水位很难降至底板以下；第二，如果遇到非正常排空，将会发生构筑物上浮事故。当然，在排水工程中，可采取适当的措施，在非正常排空时使地下水自动进入构筑物内，提高构筑物的可靠度。
4.观察井抗浮：和降水抗浮相似，只是不设反滤层，利用地
下水的涨落安排构筑物放空检修的时间。方法也很简单，在构筑物周围设若干观察井，井内标示可放空检修的临界水位线，如在一个时期内地下水位低于临界水位，则可放空检修。应该讲，在地下水位涨落差较大的地区采用本方法，是所有抗浮方法中土建工程造价最低的。其缺点是检修时间不灵活，且有一定的管理成本，非正常排空亦有可能发生上浮事故。
二.经济分析比较：
例：某排水工程终沉池,内径40m,池净高5m,地下水位距池底板顶3.0m。抗浮方法分别为：1.配重抗浮（设较厚的钢筋砼底板）；2.抗拔桩抗浮；3.降水抗浮；4.设观察井抗浮。其工程量分别为：
1.配重抗浮：
挖土方：2508m3；3.86×2508=9681元
素砼垫层C10：134m3；145×134=19430
钢筋砼底板C25：2904m3；460×2904=1335840
预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810
2.抗拔桩抗浮：
挖土方：200m3；3.86×200=772
直径400mm沉管灌注桩，长12m：150根；548×1.51×150=123892
素砼垫层C10：134m3；145×134=19430
钢筋砼底板C25：594m3;460×594=273240
预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810
3.降水抗浮：
挖土方：200m3；3.86×200=772
素砼垫层C10：134m3；145×134=19430
钢筋砼底板C25：413m3;501×413=206913
预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810
反滤层：726m3;59.5×726=43197
降水井：4座；1521×4=6084
4.设观察井抗浮：
素砼垫层C10：134m3；145×134=19430
钢筋砼底板C25：413m3;558×413=230454
预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810
观察井：3座；1521×3=4563
其土建工程造价(直接费)分别为：
1.配重抗浮：1575761元
2.抗拔桩抗浮：628144元
3.降水抗浮：487206元
4.设观察井抗浮：465257元
第3篇
康复医疗与临床医疗日益相互渗透。实践证明，在临床治疗的过程中，康复医疗的早期或适时介入能有效提高治疗效果并显著减少后遗症；另一方面，各类接受康复医疗的患者也离不开相应临床医疗的有力支持。因此，近年来临床医疗与康复医疗相互渗透的趋势越来越明显，康复设施设计理念越来越受到重视。
二、康复医疗阶段的划分
在上述背景下，为了对不同病情的患者提供更有针对性的康复医疗服务，从而达到改善康复效果和控制治疗成本的目的，当前一些发达国家已普遍将康复医疗划分为急性期、恢复期及维持期三个阶段。急性期康复主要面向急性病患者、手术后患者以及在灾害或事故中受伤人员。实践证明，在临床治疗的初期即适时介入急性期康复，不仅能提高康复效果及安全度、改善患者的生活品质、减少后遗症及医疗事故，而且能显著缩短住院期间从而削减医疗费用。对于运动器官、脑血管、心血管等疾病，若在急性期治疗过程中或手术后及时开展急性期康复训练，还可以有效预防肌肉萎缩、关节僵硬等废用综合症。恢复期康复主要面向病情稳定的恢复期患者，旨在通过恢复患者的日常生活活动能力（ADL）促进他们早日回归家庭与社会。维持期康复也称生活期康复，主要面向居家或居住在各类养老及疗养设施中的老人及慢性病患者。通过各类访问康复设施或通院康复设施（通常在社区内设置）来提供各种形式的在宅或通院康复医疗服务，旨在维持他们的身心机能与生活能力。值得一提的是，中国的康复医疗界近几年也认识到了明确划分康复治疗阶段的重要性。例如，在脑卒中的康复医疗中已率先成功实施了“三级康复”的模式，[1]大致分别对应于急性期、恢复期及维持期三个阶段，取得了良好的效果。可以预见，该模式今后将会在中国的康复医疗中得到进一步推广。康复医疗领域不同治疗阶段的特点无疑对各类康复设施的建设提出了更高的要求。从建筑设计的视点，康复设施不仅具有医院建筑的基本特征，更因其治疗对象、目标、方式方法的特殊性（表1），使得其建筑设计难以套用一般医院的做法。同时，考虑到不同疾病、不同治疗阶段的康复治疗所需的空间与环境相差极大，建筑师必须对病区与康复治疗室进行有针对性的处理。而中国现有的康复设施普遍存在着建设标准过低、专科特色不明显、平面布局方式单一等问题，难以满足上述要求。为此，本文通过对国外康复设施的案例分析来探讨基于治疗阶段的康复设施的设计理念与方法。
三、案例分析
现代康复医学起源于西欧和北美，在20世纪80年代后取得了巨大的进步。相较而言，当前美国在急性期康复领域处于领先地位，而日本则在恢复期及维持期康复领域颇具特色。因此，本文重点介绍和分析美国的急性期康复设施以及日本的恢复期与维持期康复设施案例。
1．急性期康复设施
通常急性期康复训练宜在综合医院的骨科、神经科、心血管科等病区展开。急性期康复训练初期要保持患者手足的正确位置并借助于设备或人力使之被动运动；待患者病情稳定后，宜在病室内进行坐姿训练与吞咽训练；如果患者已可离床，则可在病室内或病区走廊等适当的场所展开行走及ADL训练。因此急性期康复要求病室要有足够的空间。为满足患者从重症监护至急性期康复的各层次医护需求，美国在1998年提出了AcuityAdaptableRoom（即急性期适应病室，简称AAR）。如图2所示，AAR采用单人病室，面积通常在30m2以上，病室内划分为临床区、患者区、家属区、卫生间等区域，设计要点包括：临床区内设置各种急性期治疗设备，患者区内设置病床，家属区内设置沙发；病床的位置便于医护人员及家属观察，其周边预留足够的空间以便使用急性期康复设备，对患者进行抢救时，可将病床推至房间中央，使其四周临空以获得足够的作业空间；卫生间便于患者、家属及医护人员抵达，且有足够的面积展开ADL训练，为方便使用，洗面池与坐便器分设在卫生间入口两侧；病室外的走廊内设置分散式护理站及物品供应站，以便医护人员展开医护作业，走廊应有足够的宽度来展开行走训练（图3）。[2]目前中国医院的病室以多床室为主，床均建筑面积一般不足10m2，因此难以套用美国AAR的标准。为此，笔者提出了符合当前国情的可展开急性期康复训练的病室（图4），该病室的基本要求包括：多床病室的床均使用面积（不含卫生间）不宜小于10.8m2；病床的一侧宜留出1.5m以上的距离，以便患者在护理人员协助下换乘轮椅；为方便轮椅患者，病室内还应设置带扶手的薄型洗面池。除病区外，急性期康复训练室也必须满足相应的要求。以位于美国德克萨斯州的美国国家军队康复中心为例，该中心的康复训练室集成了假肢、机器人以及虚拟现实等领域的先进技术，可为截肢和烧伤士兵提供各类急性期康复训练。除作业疗法、运动疗法、假肢矫形等常规康复训练设备外，该康复中心还拥有300°进入式虚拟现实与步态分析仪等先进设备，以及室内冲浪、室内高架田径跑道、攀岩墙与障碍模拟等训练场地（图5）。
2．恢复期康复设施
急性期患者的病情稳定后将进入恢复期康复阶段。恢复期康复设施的设计应提供能够模拟家庭生活的治疗环境以促使患者早日回归社会，并有助于提高患者参与康复训练的主动性与积极性；同时，由于患者ADL不断改善且活动范围不断扩大，须确保患者安全。位于日本东京都涩谷区的初台康复医院，主要为结束了急性期治疗的脑梗塞及脑溢血患者提供恢复期康复训练。该医院为地上8层、地下2层，总建筑面积为1.3万m2，病床数为173床。医技部设在医院一层，二层为门诊部及康复部，三层以上为住院部。2012年，该医院的住院患者约600人次，平均住院时间为98天（患者入住该医院前，在急性期医院的平均住院时间为36天），回归家庭率达79%；此外，在该医院接受通院康复训练的患者超过了1100人次，医院还为600人次左右的居家患者提供了上门康复训练服务。[3]通常恢复期康复医院的门诊量较少，医技部中也仅设用于康复诊断的设备，康复部占据核心地位。以初台康复医院为例（图6），门诊部和医技部的面积分别只占总建筑面积的3.40%与2.69%；而康复部的建筑面积占总建筑面积的12.58%，由物理疗法区（图7）、作业疗法区（图8）、木工间、水疗间、ADL训练室以及言语疗法室构成；住院部由若干康复病区组成，占总建筑面积的66.18%，既是康复患者的生活场所，也是展开洗漱、如厕等日常生活训练的场所，因而床均病区面积大于一般医院。[3]为提高患者的日常生活活动能力，减少卧床不起情况发生，并帮助患者顺利回归家庭，初台康复医院的病区设计还具有下列特色：护士站采用了开放式设计（图9），可方便轮椅患者与护士交流；病室内设置书桌，供患者在住院期间进行自己的兴趣活动；每个病区设3个活动室及2个浴室，确保患者可充分展开各项康复训练；每个病区均设备餐间，可模拟赴餐厅就餐场景。为帮助患者尽快融入正常的社会生活，医院一层的休息厅中还设有咖啡屋和小商店等公共空间（图10）。
3．维持期康复设施
维持期康复设施的设计要点包括：借助通院及访问康复训练的方式，维持患者残存的身体机能；与社区周边的医疗、保健及福祉设施或组织展开有效的协作，维持并促进患者正常的社会生活。通院康复设施（图11）主要面向居家患者提供康复训练及专业的康复指导，主要职能包括进行患者的身体机能评定、为患者制定有针对性的康复训练方案、提供以运动疗法和日常生活训练为主的康复训练。访问康复训练主要面向一时难以适应居家生活的退院患者，通过专业人员的上门指导，可以帮助患者进行有效的居家康复训练从而增进他们的居家生活能力。为充分利用当地的社会资源，日本的维持期康复设施多与康复医院或老年设施结合设置。以位于日本福冈县北九州市的南小仓社区康复中心为例，该中心与当地的小仓康复医院和伸寿苑老年护理院共同组成了一个彼此相对独立又相互协作的社区康复设施群（图12），通过通院、访问等康复训练方式来维持患者的身体机能与社会生活。此外，该设施群还与社区内的诊所、介护保险事业所、当地社团保持着密切的联系与充分的协作。
结语