关于地下室抗浮设计的若干问题

　　在城市地下室的建设过程中，需要特别关注抗浮设计的问题，其关系到整个地下室工程的建设成本和施工的安全性。如果不重视该问题，就有可能使得地下室工程在建成之后无法正常使用而浪费成本，严重时还可能使得地下室工程因为抗浮能力的不足造成整体结构的损坏，为此就需要在地下室工程设计过程中高度重视此问题。一般来讲，抗浮水位在确定过程中比较复杂，其不仅与施工现，场地下水的情况有关，而且与未来一段时间内该地区地下水位的变化趋势有关。为此，在地下室抗浮设计过程中，就需要对施工现场的情况详细了解，同时还需要选择合理的失效模式进行抗浮验算。

　　

　　1　抗浮水位的确定在一般的地下室施工过程中，其抗浮水位的确定都是由地质勘查单位提供，该单位会根据施工地区地质条件和历史记录来确定一个比较合理的建议值。而在具体的施工地下室施工过程中如果遇到抗浮问题，此时就需要进行专业的抗浮设水位研究。一般抗浮水位的确定需要考虑一下几个因素：（1）施工现场地下水的分布情况及其种类。人们最为熟知的地下水种类为上层滞水、承压水和潜水，其中上层滞水的形成主要和大气降水有关，而其主要的消耗方式为地表蒸发；承压水和潜水的形成主要和地下暗流有关，主要消耗方式为人工开采。（2）不同种类的地下水在一定年限内的变化趋势。在考虑某个地区水位变化趋势时需要综合考虑该地区的水库放水、地下水开采限制情况等。

　　

　　在此需要特别说明一下，抗浮设防水位与防水水位这两个概念是完全不同的。我们可以将抗浮水位理解为等效水位，也就是与地下室底板水位压力相等的高度；而防水水位是在建筑工程施工过程中的防水安全高度，其一般确定为地下水位能够达到的最大高度再增加一米。

　　

　　2　抗浮失效的主要形态在目前很多城市的地下室设计过程中，其结构大多数为地上各单元独立，而地下连接为一个整体，并且主楼与地下室交界处没有结构缝。而主楼部分与地下室之间往往有三种不同的形式，比较常见的是主楼部分的范围与地下室的范围相同，这样便可以形成结构相同的一个整体。除此之外，地下室的范围也可以大于主楼部分或者小于主楼部门。由于地下室上面的主楼部门形式多样，机构复杂，导致地下室抗浮失效的形态也存在着多样性，最主要的为以下三种。

　　

　　2.1　整体抗浮失效该种失效形式的表现特点为建筑物会发生整体的上移，该种失效形式发生的原因为建筑物的重力比地下水的浮力要小，导致建筑物整体受到一个向上的合力，进而使得建筑物逐步上移。通常来讲，这种失效形式为这三种失效形式中最常见、最简单的破坏形式，其受力分析简图如图一所示（图中的阴影部分表示地下室）。2.2　局部整体抗浮失效该种失效形式的具体含义是指建筑物的整体抗浮性满足设计要求，但是局部地区地下水的浮力比该片区域的重力要大。

　　

　　该种形式对建筑物的破坏形式会因为上部结构的重力分布不同而表现出不同的现象，其中下图中的图二到图四是几种比较常见的局部整体破坏受力简图。如果发生图二所示的现象，便需要对建筑物的整体倾覆性进行核算检查，但目前建筑行业并没有规范的核算标准；对于图三中的现象，可以将其等效看成悬臂梁来进行抗压应力的校核，最后可以从分析得到的应力情况对地下室顶板及底板进行配筋操作及核算；而对于图四所示的现象，此时就需要将主楼看成地下室的支座，并把整体的结构看成两端固定的梁来对其进行核算。因为局部整体抗浮失效的形式比较多，文章只对图中这三种典型的现象进行了分析。

　　

　　图一　整体抗浮失效　　　　　图二　局部整体抗浮失效1图三　局部整体抗浮失效2　　　　图四　局部整体抗浮失效32.3　局部抗浮失效该种失效形式的表现形式为地下室抗浮结构出现裂缝或者受到很大破坏，其原因为抵抗水浮力的机构构架强度不够，进而在水浮力载荷的作用使得抗浮结构出现裂缝或遭到破坏。而在施工过程中需要直接抵抗水浮力的构建有：抗拔桩、地下室底板、抗拔锚杆等。

　　

　　3　针对不同失效形式的应对措施3.1　整体抗浮失效结构的应对措施对于整体抗浮失效，现阶段建筑行业通常使用方法为对结构进行压重、设置抗拔桩或者抗拔锚杆等。而对于该种抗浮失效的验算方法将依据《建筑结构载荷规范》中的第三款对地下室结构中的倾覆、滑移或者漂浮验算载荷中的有关参数需要满足该规范中的条例。具体来讲，对于那些建筑工程施工现场地下水位基本不变压力叫做永久作用力，其分项系数的取值应该保持在1.2 左右；而对于水位变化的水压力该系数可以取在1.4左右。同时，在应对水浮力过程中设计的抗力不需要考虑地下室旁边墙壁上的摩擦力以及不断变化的载荷，且其稳定性抗力系数应该最低维持在1.05。

　　

　　但是，在实际施工过程中，不同地区对抗浮结构的设计也会因为各地方的地质条件不同而有着不同的标准，所以国内也没有统一的核算标准。而永久性载荷系数最小取值为1.05 也是各工程施工过程中的经验值，考虑的因素大致有：（1）地下室中旁边墙壁的摩擦力与整个地下室结构的安全性有着很大的关联，特别是在抗浮水位与地下室顶板标高差别很大的情形。

　　

　　（2）在地下室结构的周围使用一些渗透率较低的土壤进行填充，对结构的抗浮效果有着较大的积极作用。（3）我国南方地区的降水比较多，地下水也比较丰富，广东地区永久性载荷系数取值为1.05，故其它地区取该值也能够达到设计要求。

　　

　　3.2　局部整体抗浮失效的应对措施一般对于图二所示的失效形式，可以对其进行整体的抗倾覆验算和顶板及底板处的拉应力验算，在核算过程中应该需要特别注意将重力载荷与水浮力载荷相减。而对于图五所示的失效形式，可以将地下室看做悬臂梁进行验算，具体应该对地下室顶板和底板处的拉压应力进行核算。在核算中应该了解到顶板处的悬臂梁会受到压应力，而底板处会受到拉应力，结构整体得到的拉力将由钢筋承担。而对于图六所示的失效形式，可以将其认为是两端固定的单跨梁进行核算顶板和底板处的拉压应力。

　　

　　但是，局部整体抗浮失效的情况比较多，在其简化过程中也有很多不能简化为文章所举的三个形式，此时就需要借助电脑软件对其进行有限元分析，进而得出需要的拉压应力并对其进行核算。

　　

　　3.3　局部抗浮失效形式的应对措施对于这种形式往往只需要对结构中的重要部件进行拉压应力校核，通常有基础放水板、抗拔桩和抗浮锚杆。下面主要对抗浮锚杆的设计进行介绍，通常优先选用预应力锚杆。同时，需按下式验算锚杆承载力式中：Nd 为锚杆轴向拉力设计值；fmg 为锚固段注浆体与地层间极限粘结强度标准；La 为锚固段长度；Ψ 为锚固段长度对极限粘结强度影响系数；D 为锚杆钻孔直径；4　结语文章对地下室抗浮水为确定过程中的影响因素进行了介绍，然后对不同的失效形式进行了分析并提出了应对措施，希望能为相关研究者提供一些参考。

　　

　　参考文献：[1] 鲁昂,阎钟巍,尤天直,毕磊.建筑地下室抗浮设计若干问题探讨[J].

　　

　　建筑结构[2] 卢杨霖.地下室抗浮设计若干问题探讨[J].福建建设科技[3] 赵宇.地下室上浮破坏原因分析及处理措施研究[D].浙江大学,作者简介：李分德（1984.10- ），男，广西临桂人，本科，现工作于广西荣泰建筑设计有限责任公司，主要从事结构设计方面的工作。