PAGEPAGE2地下室抗浮設(shè)計(jì)計(jì)算方法分析摘要：隨著地下室的功能要求的提高，要求設(shè)計(jì)人員對(duì)地下室的抗浮設(shè)計(jì)有充足的認(rèn)識(shí)，本文對(duì)抗浮設(shè)計(jì)水位和防水設(shè)計(jì)水位的進(jìn)行了區(qū)分，探討地下室抗浮設(shè)計(jì)的驗(yàn)算，同時(shí)結(jié)合某具體工程實(shí)例進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，純地下室區(qū)域更容易不滿足抗浮設(shè)計(jì)的要求，此時(shí)可以靈活結(jié)合傳統(tǒng)的“壓”或者“拉”的方法，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：地下室；防水設(shè)計(jì)水位；抗浮設(shè)計(jì)水位；抗浮驗(yàn)算1引言隨著城市的快速發(fā)展，城市土地的有限，人們對(duì)地下室空間的利用要求越來(lái)越高，地下室的建設(shè)范圍和開(kāi)挖面積越來(lái)越大，開(kāi)挖深度也在不斷增加，有些綜合酒店或者大型商場(chǎng)地下埋深甚至達(dá)到了數(shù)十米，因此，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，地下室的抗浮問(wèn)題逐漸浮出水面，關(guān)于如何解決地下室的抗浮已經(jīng)成為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中經(jīng)常面臨的問(wèn)題，也是需要引起結(jié)構(gòu)工程師重視的問(wèn)題。2地下室抗浮設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)2.1注意防水設(shè)計(jì)水位和抗浮設(shè)計(jì)水位的區(qū)別防水設(shè)計(jì)水位，主要是用于地下室建筑外防水和確定地下室結(jié)構(gòu)外墻及基礎(chǔ)底板混凝土的抗?jié)B等級(jí)，主要涉及建筑和結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，與整體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗浮設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)?？垢≡O(shè)計(jì)水位是當(dāng)?shù)叵率一A(chǔ)埋深較大，地下水的水浮力對(duì)建筑物較大，在地上建筑層數(shù)少，上部荷載小，防止建筑物在施工完成后活荷載未施加時(shí)，在水浮力的作用下，能使建筑物“漂浮”起來(lái)的設(shè)計(jì)水位，一般抗浮設(shè)計(jì)水位取歷年來(lái)防水設(shè)計(jì)水位的最高值。抗浮設(shè)計(jì)水位，可用于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算基結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。很多設(shè)計(jì)人員對(duì)防水設(shè)計(jì)水位和抗浮設(shè)計(jì)水位認(rèn)識(shí)不清，認(rèn)為二者是相同的，這樣做的后果導(dǎo)致計(jì)算數(shù)據(jù)不符合實(shí)際情況，不滿足規(guī)范要求，甚至出現(xiàn)地下室底板開(kāi)裂、漏水等比較嚴(yán)重的后果。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程情況，當(dāng)存在地下室或者地下室埋深較大時(shí)，應(yīng)提高警覺(jué)性，核查勘察報(bào)告是否提供抗浮設(shè)計(jì)水位，并要確定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性，必要時(shí)可提請(qǐng)建設(shè)單位委托勘察方對(duì)抗浮設(shè)計(jì)水位進(jìn)行專項(xiàng)論證。2.2注意地下室抗浮設(shè)計(jì)的常見(jiàn)情況最常見(jiàn)的情況是在施工期間，未準(zhǔn)確考慮設(shè)計(jì)的使用荷載，例如室外回填土、施工堆載等還沒(méi)有完全考慮到位，就停止了地下室外的降水措施，水位一旦回升，很大情況會(huì)出現(xiàn)抗浮能力不足，造成地下室的上浮，引發(fā)地下室梁板柱的開(kāi)裂等等，為此造成安全隱患和經(jīng)濟(jì)的極大損失。施工當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)地下室施工完畢便停止降水，雖然地上結(jié)構(gòu)的層數(shù)較多，但是因?yàn)檫€沒(méi)有施工或者正在施工中，提前停止降水，會(huì)導(dǎo)致地下室的自重?zé)o法抵抗地下水的浮力，這種情況應(yīng)對(duì)地下室進(jìn)行施工階段的抗浮驗(yàn)算，并采用相關(guān)的抗浮措施。另外如果地下水位比較高，地下室埋深較大，且地下室上部無(wú)建筑物時(shí)或者地上建筑層數(shù)較少，都會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自重抵抗不住地下水的浮力，此時(shí)也需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。3地下室的抗浮設(shè)計(jì)驗(yàn)算實(shí)際工程中，大部分的設(shè)計(jì)人員比較重視結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)地下水的作用力缺乏一定的認(rèn)識(shí)，容易忽視地下室的抗浮驗(yàn)算，覺(jué)得具有上萬(wàn)噸自重的地下室怎么會(huì)浮起來(lái)，可以想象上萬(wàn)噸位的輪船尚能在江河湖海中自由航行，可見(jiàn)水浮力之大。假設(shè)地下室是一個(gè)“船”，地下室的側(cè)墻和底板組成一個(gè)封閉的船身。它所產(chǎn)生的水浮力有多大呢，可以計(jì)算一下，假設(shè)地下室長(zhǎng)度為100m，寬度為40m，水位標(biāo)高為4m，產(chǎn)生的浮力是體積乘以水容重為16000噸，不容忽視。地下室的抗浮設(shè)計(jì)的目的就是要保證地下室不被浮起來(lái)，本身又不被破壞。按照《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》抗浮穩(wěn)定性應(yīng)符合下列要求：式中：為建筑物自重及壓重之和（KN）；為浮力作用值（KN）；為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下取1.05。地下室抗浮設(shè)計(jì)普遍一般采用兩種方法，一種是采用增加結(jié)構(gòu)配重即“壓”法，另外一種是采用抗拔樁或者抗浮錨桿。4工程實(shí)例某工程項(xiàng)目位于陜西省寶雞市，該項(xiàng)目總建筑面積為42833.7平方米，分為1#樓和2#樓，為22層住宅，地下1層。本工程地勘報(bào)告提示，地下水屬第四系松散層孔隙潛水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，通過(guò)地下徑流排泄。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水位年變化幅度為1.0～2.0m?？辈炱陂g實(shí)測(cè)地下水位埋深2.20～2.60m，相對(duì)高程97.22～97.55m。地下室抗浮設(shè)計(jì)水位換算標(biāo)高為-2.2m，擬建建筑物基礎(chǔ)底標(biāo)高為-10.1m?？紤]到本工程主樓部分為地上22層，地下1層，故主樓部分抗浮滿足要求，不需要進(jìn)行抗浮計(jì)算。本工程純地下室部分，由于上部無(wú)建筑物，需要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。純地下室部分地上荷載一致，結(jié)構(gòu)布置均勻，選取其中一部分進(jìn)行計(jì)算，以下采取兩種做法分別進(jìn)行討論：4.1采用增加結(jié)構(gòu)配重工況1抗浮設(shè)計(jì)采用增加結(jié)構(gòu)的配重，即在基礎(chǔ)底板上鋪設(shè)1.3m厚的鐵爐渣。計(jì)算過(guò)程如下：水浮力：（10.1-2.2）×10＝79KPa=0.25×25×8.6×7.1=381.625KN=1.2×18×8.6×7.1=1318.896KN=0.4×0.8×7.1×25+0.45×0.85×8.6×25+0.25×0.6×7.1×25×1+0.25×0.6×8.6×25×2=230KN=（8.9-0.85）×0.6×0.6×25=72KN=0.6×25×8.6×7.1=915.9KN=0.6×0.6×25×8.6+0.6×0.6×25×7.1=141.3KN=1.3×27.6×8.6×7.1=2190.833KN=+++++=5250.554KN按照《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.4.3的要求，可知：，滿足抗浮穩(wěn)定性要求。4.2采用抗拔樁工況2假如不采用地下室底板不鋪設(shè)1.3m厚的鐵爐渣來(lái)增加配重，地下室地面做法按照建筑功能的要求只鋪設(shè)600mm厚的回填土。計(jì)算過(guò)程如下：=0.6×18×8.6×7.1=659.448KN=+++++=3577.569KN按照《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.4.3的要求，可知：由計(jì)算可知，此時(shí)不滿足抗浮穩(wěn)定性的要求，可采取抗拔樁的方式來(lái)進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性的計(jì)算。此時(shí)×1.05-=79×8.6×7.1×1.05-3577.569=1497.058KN，取1500KN。柱下采用2根抗拔樁，樁徑700mm，樁長(zhǎng)12m。根據(jù)地勘報(bào)告，可計(jì)算出=3.14×0.7×（130×3+110×9）=3033KN，單樁抗拔承載力特征值Ra=1517KN。=3.14×0.7×(130×3+110×9)+2500×3.14×0.7×0.7/4=3994.865KN，單樁抗壓承載力特征值Ra=1997KN。樁數(shù)n=2時(shí)，2Ra=3994.8655KN大于3577.569KN。說(shuō)明此時(shí)選用2根樁時(shí)，可以同時(shí)滿足抗壓和抗浮。以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）公式（7.1.2-1）~（7.1.2-4）來(lái)計(jì)算最大裂縫寬度。取1225（As=5890.44mm2）進(jìn)行試算，樁混凝土等級(jí)為C35，將已知數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算，=0.13＜0.2mm，滿足正常使用極限狀態(tài)最大裂縫控制要求。5結(jié)論本文主要結(jié)合現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)理論，對(duì)地下室抗浮設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討，主要結(jié)論如下：地下室抗浮設(shè)計(jì)可以根據(jù)工程的實(shí)際情況，來(lái)選擇采用增加配重或者抗拔樁的抗浮設(shè)計(jì)方案。選擇抗拔樁的設(shè)計(jì)時(shí)，樁的配筋應(yīng)滿足裂縫的要求。同時(shí)應(yīng)該考慮兩種方案的經(jīng)濟(jì)性，以便能夠在保證安全合理的前提下，綜合選擇合理經(jīng)濟(jì)安全的抗浮設(shè)計(jì)方案。參考文獻(xiàn)[1]袁正如.地下工程抗浮設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2007(03).[2]游慶,陸有忠.地下室抗浮設(shè)防水位標(biāo)高取值的討論以及抗浮措施[J].地地質(zhì)與勘探,2019,55(05)1314-1321.[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑地基基礎(c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