地下室抗浮設(shè)計方法探究

1、地下室抗浮設(shè)計方法探究【摘要】隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市地下空間也得 到不斷的開發(fā)和利用，在髙水位地區(qū)，進行建筑物地下室的 修建，往往存在抗浮問題。本文比較將結(jié)合具體的地下室抗 浮設(shè)計實例，對抗浮設(shè)計的方法進行分析，希望能對類似工 程起到借鑒作用?！娟P(guān)鍵詞】地下室；抗浮設(shè)計；抗浮驗算隨著改革開放以來我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，土地資 源日益緊缺，因此人們將目標(biāo)逐級轉(zhuǎn)移到地下空間，地下空 間的利用不斷增多，越來越多的地下室工程涌現(xiàn)出來，地下 室的面積、層數(shù)和深度也有增多的趨勢。因此在進行結(jié)構(gòu)工 程的設(shè)計中，不可避免的會遇到地下室抗浮問題，特別在是 多雨的地區(qū)，地下水位較為，往往需要對地下室抗浮問題加

2、 強重視。1抗浮設(shè)計方法1.1抗浮計算公式根據(jù)我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)在建筑物的修 建中，存在地下室的上浮問題時，應(yīng)進行抗浮驗算。在工程 中，對于地下室抗浮設(shè)計應(yīng)對設(shè)防水位進行確定，用于地下 水位浮力的計算。規(guī)范中給出了計算公式：gk/nw, k2kw。其中，kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，通常情況下，取值為 1.05。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，在抗浮穩(wěn)定性無法符合設(shè)計要求時， 可以采取相應(yīng)的措施進行處理，通常可采用增加壓重和設(shè)置 抗浮構(gòu)件的方式，本工程采用的抗浮設(shè)計是采用抗浮樁。當(dāng) 整體抗浮驗算滿足要求，而局部抗浮驗算不能滿足要求時， 可以采取措施提高結(jié)構(gòu)剛度。1.2抗浮驗算內(nèi)容(1) 整體抗浮驗算。當(dāng)

3、地下水的浮力超過建筑物的自 重時，建筑物會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時應(yīng)采取相應(yīng)的抗浮 措施，并進行整體抗浮驗算。在地下水位較高的地區(qū)，某些 形式的建筑物，由于地下室層數(shù)多，而上部層數(shù)較少，因此 往往會出現(xiàn)整體抗浮穩(wěn)定不能滿足要求的情況。提高整體抗 浮穩(wěn)定性的措施有三種，配重法是在建筑物的地下室的底板 或頂部上用各種材料進行壓水回填，這種措施較為簡單，可 靠，當(dāng)水的浮力與建筑物的自重相差不大時，采用配重法較 為經(jīng)濟，而相差較大時，采用配重法的話工程造價會有所提 高，此時應(yīng)采用抗拔樁或者抗浮錨桿。抗拔樁多是在工程樁 基中結(jié)合使用?？垢″^桿具有施工簡便、造價低等優(yōu)點，在 工程中廣泛應(yīng)用。(2) 局部抗浮

4、驗算。在工程實踐中，當(dāng)遇到上部結(jié)構(gòu) 荷載分布不均勻的問題時，往往會出現(xiàn)局部抗浮穩(wěn)定不滿足 要求的情況。在地下室抗浮設(shè)計中，有些設(shè)計人員只對建筑 上部總荷載和水的總浮力進行計算和對比，而忽略了局部抗 浮驗算。局部抗浮如果不滿足要求，會出現(xiàn)底部局部隆起的 問題，甚至出現(xiàn)開裂破壞。此時可以采取措施提高基礎(chǔ)剛度 以解決局部抗浮穩(wěn)定問題。當(dāng)建筑物的局部區(qū)域自重與浮力 相差不大時，采用配重法或提高基礎(chǔ)剛度較為適宜，當(dāng)兩者 的相差較大時，考慮到施工和經(jīng)濟，采用抗浮錨桿較為適宜, 當(dāng)基礎(chǔ)的方案為樁基時，采用抗拔樁結(jié)合樁基則更為合適。(3) 施工階段抗浮驗算。除了進行整體和局部的抗浮 穩(wěn)定驗算之外，還應(yīng)對施工階

5、段的抗浮穩(wěn)定進行驗算。通常 情況下，如果水的總體浮力大于施工荷載時，可以采取降水 的方式以提高施工階段抗浮穩(wěn)定。當(dāng)建筑物的地基為不透水 的土層時，可以采用地表水倒灌基坑的方式，這樣可以達到 地下室的抗浮效果。在采取措施進行抗浮時，都應(yīng)考慮浮力 對地下室底板可能產(chǎn)生的作用，應(yīng)保證底板有足夠的強度和 剛度，同時應(yīng)采取措施保證構(gòu)件的抗裂性。2抗浮驗算實例分析2. 1工程概況本工程由兩個建筑單體組成，分別為17層的主樓和4 層的附屬樓，并有1層的地下室。主樓的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混 凝土框架剪力墻，附屬樓的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架。本 工程所在地區(qū)為6度抗震設(shè)防區(qū)，場地類別為ii類，設(shè)計基 本地震加速度為0

6、. 05g,設(shè)計地震分組為第一組。本工程地 基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，經(jīng)過多因素的綜合考慮，本工程的 基礎(chǔ)決定采用鋼筋混凝土沖鉆孔灌注樁。在進行地下室設(shè)計 時，涉及到抗浮問題。2. 2抗浮樁的驗算目前，抗浮計算還沒有統(tǒng)一的計算公式，本工程設(shè)計人 員采用的計算公式為：g+nra>l. lfw采用此公式進行計算時，對建筑物抗浮力的驗算并不考 慮就建筑物的活荷載。在建筑物的設(shè)計中地下室的抗浮設(shè)計 是一個非常重要的內(nèi)容，如果抗浮設(shè)計不當(dāng)?shù)脑?，可能會?現(xiàn)非常嚴重的問題，通常情況下，抗浮驗算的安全系數(shù)可以 取為1. io實際上，對于抗浮驗算有應(yīng)影響因素還有很多， 比如說粘性土的阻水作用，底板與地基土之

7、間的粘結(jié)力等， 這些在計算公式中都予以忽略了，這些有利因素都可以作為 抗浮能力的安全儲備。本工程抗浮樁驗算時，涉及到柱下抗浮樁和非柱下抗浮 樁兩種情況。對于柱下抗浮樁，其建筑物的自重的標(biāo)準值取 為g=1755kn,而總的水浮力的標(biāo)準值取為fw=1037kn,根據(jù) 公式g=1755>1. 1 fw=1140. 7kn,符合要求，說明柱下滿足抗 浮要求，無需設(shè)置抗浮樁，只需滿足豎向抗壓承載力即可。對于非柱下抗浮樁，其建筑物的自重的標(biāo)準值取為 g=489kn,而總的水浮力的標(biāo)準值取為fw=1037kn，根據(jù)公式 g=489>1. 1 fw=1140. 7kn,不符合要求，說明柱下不滿足抗

8、 浮要求，應(yīng)設(shè)置抗浮樁。根據(jù)地質(zhì)勘察報告結(jié)果，本工程抗 浮樁的單樁豎向抗浮承載力特征值ra應(yīng)取為680kn,根據(jù)計 算公式，g+nra=1169kn>l. 1 fw=1140. 7kn,在抗浮樁的作用 下，抗浮穩(wěn)定驗算滿足抗浮要求。3. 抗浮設(shè)計中幾個重要參數(shù)的探討3. 1抗浮設(shè)計地下水位標(biāo)高的確定此參數(shù)是用于計算地下室水浮力，當(dāng)有水位的長期實測 數(shù)據(jù)時，可以采用最高水位作為抗浮設(shè)計地下水位標(biāo)高，當(dāng) 沒有實測數(shù)據(jù)時，應(yīng)根據(jù)各方面因素綜合進行考慮，包括地 址勘察期間最高水位、地形地貌、地下的情況等。在工程中, 如果抗浮設(shè)計地下水標(biāo)高高于地下室基礎(chǔ)底板標(biāo)高時，則應(yīng) 進行地下室抗浮計算。在本工

9、程中，為了滿足雙層機械停車 的需要，地下室的層高較大，為6m,因此本工程地下室的底 板標(biāo)高為-6. 7m,換算到黃海高程中則為5.150m,而在黃海 高程中本工程抗浮設(shè)計地下水位標(biāo)高為10. 8m,大大高于地 下室的底板標(biāo)高，因此本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮抗浮計算， 在本工程中總的水浮力大于地下室自重，經(jīng)過綜合考慮采取 抗浮樁的措施。3. 2抗浮樁的布置在本工程中，中間一部分為純地下室，而在兩端分別有 主樓和附屬樓的存在，在這兩端，地下室部分的建筑總自重 較大，能夠滿足抗浮力的要求，因此在這兩部分，不需要設(shè) 置抗浮措施，僅依靠本身的自重即可滿足抗浮要求。而在中 間純地下室部分，由于該部分建筑物自重較小，依靠自身自 重是無法滿足抗浮要求的，因此需要在該部分設(shè)置抗浮樁。 設(shè)置抗浮樁時，應(yīng)滿足設(shè)計簡單、力的傳遞路徑最短的原則。 在本工程中，采用板內(nèi)均勻布樁的形式，同時在樁為你上修 建承臺和地梁。這種形式的布樁，可以使力的傳遞簡單直接, 同時地梁和地下室底板的跨度都可以相應(yīng)的減小，不僅節(jié)省 了材料，同時降低了工程造價。4. 結(jié)語文章通過結(jié)合筆設(shè)計工作實踐經(jīng)驗，同時結(jié)合工程實 例，對當(dāng)前建筑地下室抗浮設(shè)計所采用的設(shè)計方法以及抗浮 設(shè)計的一些關(guān)鍵問題進行分析；同時結(jié)合工程實例，針對地 質(zhì)條件采取抗拔樁抵抗地下室水浮力問題，給出抗浮措施合 理選用的基本