浅谈地下室结构抗浮设计问题分析
浅谈地下室结构抗浮设计问题分析
发表时间：2019-08-28T14:01:27.280Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：李坚
[导读] 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。
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摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。本文就是针对这些事故的原因进行归纳和分析。
关键词：地下室；抗浮设计；抗水板
一、概述
随着国民经济的发展，城市建设的也得到迅速的发展。而城市土地资源的日益紧缺，建筑及城市交通逐步向地下发展。大商业建筑、高层及超高层建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计有一定的特殊要求。
二、地下室抗浮水位的合理选取
设防水位的确定对建筑物的安全和业主的投资有较大的影响。较多文献已指出岩土地基中的地下水浮力的确定，不能简单按静水压力公式计算，即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。从《铁路桥涵设计规范》和《岩土工程手册》的规定中可以看出建筑物基础位于不同持力层时，浮力计算有差别。当位于粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂缝发育的岩石地基时，由于地层的透水性好，水浮力不应折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，甚至工程底板与岩石密贴时，可考虑水浮力的折减，甚至不考虑水浮力的作用。当建筑物位于黏土地基时，其浮力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，确定地下室抗浮设防水位时，应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近3～5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。
由此，如何合理确定抗浮水位的取值，应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位，并结合当地的工程经验综合考虑，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。
在建筑允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。
三、地下室抗浮方案
目前针对地下室抗浮问题主要有增加自重法和设置抗拔桩这两种方案。
1、增加自重法方案
增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量（即恒载），使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。这种方法的优点是：施工及设计较简单；缺点是：当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，故费用增加较多。还可能影响对地下结构物室内使用净高。
1）顶部压载措施
顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量（即恒载）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。
另外，当采用此法作抗浮措施时，施工时应避开雨季；因为刚封顶后地下室，还来不及做其他项目时，雨季使地下室处于其最不安全的时期。
2）底板加载措施
基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。
3）侧墙加载措施
侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。
2、设置抗浮桩
目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不
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台仓深度较大，台仓底板顶标高为-14.8米，存在抗浮设计要求，根据 地质勘察报告数据，设计最高抗浮水位绝对标高为2.36米相对标高-1.54米， 经计算，上部结构传至台仓底板顶面处0.8倍恒荷载值为65200kN，台仓底板面积约为663平米，考虑台仓底板厚度为1.6米重力效应，尚有水浮力约为((14.8+1.6-1.54)×10-0.8×1.6×25)×663-65200=12106 kN。根据地质勘察报告提供的勘探点平面布置图，台仓位于18、19、25、26号孔附近，抗拔桩长为9.5米，直径0.4米，计算抗拔承载力特征值为220 kN，考虑结构重要性系数1.1，需要不少于60根抗拔桩。 考虑台仓底板承担水压情况，设置11X20=220根抗拔桩，抗拔桩间距为1.45X1.45米，则相应面积底板承担水压标准值为((14.8+1.6-1.54)×10-0.8×1.6×25)×1.45×1.45=245.2kN，减去抗拔桩抗拔值＝245.2-220＝25.2 kN，对应台仓底板承担水压标准值为1.1×60.6/(1.3×1.9)=27.5 kN/m2，其中1.1为结构重要性系数。 考虑群桩效应，群桩平面尺寸为16.8×28.5米，整个周边抗拔极限承载力为0.5Tgk =0.5×(0.70×55×1.2+0.75×50×7.1+0.65×85×0.7)× (16.8+28.5)×2=15900 kN，整个桩土浮容重为11×16.8×28.5×9=47400 kN，合计抗浮力为63300 kN，满足抗浮要求。 基础底板配筋计算：其中结构重要性系数为1.1，水浮力分项系数为1.20，抗拔桩安全系数取0.80，则台仓底板抗浮力设计值为1.1×(1.2× (14.8+1.6-1.54)×10-0.8×1.6×25-0.8×220/1.45/1.45)=68.88kN/m2，台仓底板按四边简支弹性楼板配筋设计结果如下： 1.1 基本资料 1.1.1 工程名称：台仓底板配筋 1.1.2 边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支 / 铰支 / 铰支 / 铰支 1.1.3 荷载标准值 1.1.3.1 永久荷载标准值： gk ＝ 0 1.1.3.2 可变荷载标准值 均布荷载： qk1 ＝ 68.88kN/m ，γQ ＝ 1，ψc ＝ 0.7，ψq ＝ 0.7 1.1.4 荷载的基本组合值 1.1.4.1 板面 Q ＝ Max{Q(L), Q(D)} ＝ Max{68.88, 48.22} ＝ 68.88kN/m 1.1.5 计算跨度 Lx ＝ 19950mm，计算跨度 Ly ＝ 31900mm， 板的厚度 h ＝ 1600mm （h ＝ Lx / 12） 1.1.6 混凝土强度等级为 C35， fc ＝ 16.72N/mm ， ft ＝ 1.575N/mm ， ftk ＝ 2.204N/mm 1.1.7 钢筋抗拉强度设计值 fy ＝ 360N/mm ， Es ＝ 200000N/mm 1.1.8 纵筋合力点至截面近边的距离：板底 as ＝ 25mm、板面 as' ＝ 25mm 1.2 配筋计算 1.2.1 平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mxk ＝ 2291.29kN?m，Mxq ＝ 1603.90kN?m； Mx ＝ Max{Mx(L), Mx(D)} ＝ Max{2291.29, 1603.9} ＝ 2291.29kN?m Asx ＝ 4159mm ，as ＝ 25mm，ξ＝ 0.057，ρ＝ 0.26%； 实配纵筋： 32@100 （As ＝ 8042）；ωmax ＝ 0.265mm 1.2.2 平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My
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合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的埋深要求。 2、外墙结构设计 2.1、基础设计 在进行地下室基础设计之前一定要做好工程地质的勘查工作，基础设计可以采用预应力管桩基础，为了能够满足沉降的要求，要加强岩层的承载能力，所以基于这一个要求，持力层应该要采用强风化岩和中风化岩层。 2.2、顶板设计 （1）如果有的地下室顶板有设置园林景观的，覆土的厚度一定要建立在充分考虑设备管线高度和保护土层的基础上，经过全面的考虑才对顶板上园林景观覆土厚度和部分室内的覆土。 （2）主楼室内个别地下室顶板的承载力应该在施工阶段进行验算，所以在楼板荷载力计算的时候应该要充分考虑施工荷载，适宜制定为5kN/m2。 （3）具体的地下室顶板园林景观荷载条件除了覆土的重量，还需要结合道路和部分附属设施产生的荷载。 （4）另外有的地下室首层是人防地下室，针对这一个特点，人防的地下室还要额外考虑爆动荷载的因素，人防地下室的爆动荷载比
【结构设计】地下室结构设计要点和易错总结
地下室结构设计要点和易错总结 1、暗梁当楼面梁使用. 这是最常见的错误.暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够,荷载不能按自己设想的方式传递,即楼面荷载-板-暗梁-柱的传递方式几乎是不可能的.这样将大大低估板的内力.根据内力按最短距离传递的原则,用暗梁代替梁只有在板受集中力时, 在集中力处沿板的最短方向（双向板沿两个垂直方向）设置暗梁,可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求,此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑.但很多时候,这种做法也没有必要,直接加大板的受力钢筋即可,除非因抗剪（冲切）需要箍筋而使用暗梁. 2、与上一个问题相对应的是,在刚度发生较大突变（增加）处,应视为梁. 典型的问题是不同高程的板之间出现的错台,错台本身平面外刚度比较大,而板的平面外刚度较小,不管你是否愿意,板上的荷载都要传递到错台上,因此应当按梁来设计,尤其是抗剪钢筋应满足要求.地下通道、车站遇到的这种情况较多,其荷载又比较大,但大多数人对错台的处理却非常草率,这很令人担忧.
3、框架结构形成事实上的铰接. 最常见的是梁刚度比柱大的多,使柱对梁的约束作用较弱,形成事实上的铰.这样减少了超静定次数,于抗震不利,也难以形成“强柱弱梁”.日本坂神地震时,地铁车站柱的破坏相当严重,也提醒我们不能忽视这个问题. 地铁车站顶底板可看作筏板,其梁的刚度当然大于柱,但中板处不宜将梁的刚度做得较大. 另外,地下工程如通道、涵洞、地铁车站等,有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙,这样横剖面就形成铰接的四边形,两侧墙土压力相差较大时很容易失稳,也不利于抗震. 4、板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧. 很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋,因此配筋不小心就这样倒置.分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置,传递受力及防止温度收缩裂缝,它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出,更重要的是,板墙截面高度较小,为增加有效高度发挥受力筋作用,一般情况下应当外置受力钢筋.某些特殊情况,如地下连续墙,由于施工方便原因可牺牲板有效高度,将受力钢筋内置. 5、在紧靠柱的位置框架梁上搭梁.
地下室抗浮计算
建筑结构设计地下室抗浮怎么计算 首先要知道抗浮水位是多少，算出水浮力然后乘以1.05的系数。 算出地下室总得恒荷载（包括基础重和基础上的填土）如果恒荷载大于水浮力的1.05倍，可视为抗浮满足要求。如不能满足要求，可以降低基础底板，然后填土或素混凝土以增加基础的恒荷载。或者将筏板外挑，然后压上土以增加恒荷载。关于地下建筑抗浮设计的几点意见= ^NTH c^* 湖北省勘察设计协会袁内镇A3su !I2S 内容摘要 y'{*B( 本文根据作者的工作经验结合湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2003以及相关标准的有关规定，对地下建筑物抗浮设计原则及一些具体问题进行了探讨，可供抗浮设计中参考。j o + - 关键词：抗浮设计、抗浮水位、抗浮稳定、水的浮力、抗拔构件] .( l^ W ①地下建筑物抗浮设计是一个复杂的技术问题，由于对抗浮设计的一些重要问题有不同看法，因此相关规范未对抗浮设计作出明确的具体规定，导致设计工作的困难。②抗浮水位不易确定。③抗浮现状——施工阶段浮起，使用阶段浮起，特殊情况浮起。④浮起底板未见开裂，柱上下端横向裂缝浮起时常发生倾斜，水位下到四周，等高，受力不均匀，形成与重心不重合。M t w7aK 为解决抗浮设计的操作问题，湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2003[1]对抗浮设计作了原则的规定，但具体问题尚有一些歧意，地下建筑浮起破坏的现象仍时有发生。作者认为有必要对以下问题进行探讨，以求抗浮设计的合理完善。
施工期间地下室抗浮施工方案
天水家园以北地段Ⅰ-2a地块 地 下 室 宁波建工股份有限公司 二零一四年三月
1、工程概况 1.1、总体概况 本工程位于宁波市江北区，西至康庄南路，南至规划路，北临北环北路。天水家园以北1-2a地块总建筑面积136588平米，包括10幢14~18层高层、1幢3层幼儿园，2层商业用房，地下室32944平米。 基坑最长约207m，最宽约201m，地下室面积约32944㎡，周长约为816m,为不规则形状。 2、编制目的及依据 2.1、编制目的
本工程1#～10#楼及地下室，针对工程特点，编制施工期间抗浮降排水专项方案。 2.2、编制依据 （1）、天水家园以北地段1-2a项目地下室、地下车库基坑围护工程施工图纸、图纸会审、设计交底记录、技术核定单、工程联系单、基坑支护及降水专项施工 1.坑外排水地表及边坡采用70~100mm厚C15素混凝土硬化封闭。在边坡顶四周做好300×300 mm的方形砖砌排水沟（沟侧边用M5水泥砂浆砌砖120mm厚，内侧与顶面批1：3水泥砂浆，纵向坡度0.15%）；每隔20m-25m设400×400×600mm 的砖砌集水井（240厚灰砂砖墙，M5水泥砂浆砌砖，内侧批25mm厚1： 2.5水泥砂浆），拦截基坑外地表水，沉淀后用水泵抽入市政排水管网。
冠梁底部有杂填土部位在冠梁施工前应将填土挖除，并回填含水量较低的粘性土以防渗水。 2.坑内排水：第一阶段：在支护桩顶两侧基槽内外侧，用人工挖掘排水明沟，并根据实际情况每隔35~40m左右设600×600×800mm集水井，利用水泵将水排至沉淀池。第二阶段：利用后浇带作为排水盲沟，3桩承台作为临时积水井，用 具体实施方法如下：在底板混凝土浇捣后至地下室外墙板、顶板混凝土浇捣前利用基坑内的排水沟和集水井，采用水泵抽排水。在此工况下，即使地表水来不及抽排，也不会发生底板上浮现象。在地下室外墙板和顶板混凝土浇捣完成后通过水泵向地下室送水，并保持地下室蓄水一定深度，利用底板自重和蓄水重量平衡地下水浮力。
地下室结构设计
地下室结构设计问题探讨 摘要:结合工程实例，从安全技术以及经济的优化角度，对地下室结构设计的计算方法以及构造措施等进行深入分析，结合笔者的多年设计体会，提出地下室结构设计的一些设计要点，希望为同类工程设计提供指导性的借鉴。 小清新：地下室;结构设;地下室底板;地下室顶板 1地下室结构平面设计 地下室工程涉及的专业极为复杂，高层建筑的地下室结构设计，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长，依靠设置后浇带的方法难以解决，设计时可合理地调整平面，通过分割地下室，用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若采光井位置设计不当，也会影响地下室的结构稳定功能。 2 地下室外墙结构设计 地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算外墙抗裂。在设计时应注意以下要求： (1)荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括室外地面活载、侧向土压力、地下水侧向压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。 (2)地下室外墙截面设计时，土压力引起的效应为永久荷载效应。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，静止土压力宜由试验确定。当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位稳定的水压力按永久荷载考虑，分项系数可取1.2；水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑，分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；抗爆等效静荷载分项系数取1.0。 (3)地下室外墙的配筋计算。实际设计时，配筋的计算，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。 (4)地下室底板标高的设计。地下室底板标高变化处仅设1根梁，梁宽甚至小于底板的厚度，梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯问)外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符。 3地下室防水设计 地下室防水设计是一项十分重要的工作，甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时，应根据工程的性质、使用要求和重要性等合理确定防水等级，根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级，地下室混凝土都应采用结构自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁的厚度比确定，不得人为地自行降低。根据防水等级的要求，建筑的地下室仅设l 道防水混凝土是不能满足要求的，一般应做卷材防水。在选用防水卷材时，应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点，尽量选用耐久性好的卷材。防水卷材在
浅谈地下室结构抗浮设计问题分析
浅谈地下室结构抗浮设计问题分析 发表时间：2019-08-28T14:01:27.280Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：李坚 [导读] 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。 广东建筑艺术设计院有限公司 510655 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。本文就是针对这些事故的原因进行归纳和分析。 关键词：地下室；抗浮设计；抗水板 一、概述 随着国民经济的发展，城市建设的也得到迅速的发展。而城市土地资源的日益紧缺，建筑及城市交通逐步向地下发展。大商业建筑、高层及超高层建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计有一定的特殊要求。 二、地下室抗浮水位的合理选取 设防水位的确定对建筑物的安全和业主的投资有较大的影响。较多文献已指出岩土地基中的地下水浮力的确定，不能简单按静水压力公式计算，即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。从《铁路桥涵设计规范》和《岩土工程手册》的规定中可以看出建筑物基础位于不同持力层时，浮力计算有差别。当位于粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂缝发育的岩石地基时，由于地层的透水性好，水浮力不应折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，甚至工程底板与岩石密贴时，可考虑水浮力的折减，甚至不考虑水浮力的作用。当建筑物位于黏土地基时，其浮力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。 根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，确定地下室抗浮设防水位时，应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近3～5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。 由此，如何合理确定抗浮水位的取值，应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位，并结合当地的工程经验综合考虑，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。 在建筑允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。 三、地下室抗浮方案 目前针对地下室抗浮问题主要有增加自重法和设置抗拔桩这两种方案。 1、增加自重法方案 增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量（即恒载），使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。这种方法的优点是：施工及设计较简单；缺点是：当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，故费用增加较多。还可能影响对地下结构物室内使用净高。 1）顶部压载措施 顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量（即恒载）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。 另外，当采用此法作抗浮措施时，施工时应避开雨季；因为刚封顶后地下室，还来不及做其他项目时，雨季使地下室处于其最不安全的时期。 2）底板加载措施 基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。 3）侧墙加载措施 侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。 2、设置抗浮桩 目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不
地下室底板抗浮观测方案
地下室抗浮观测方案 一、工程概况 本工程设计±0.000相当于黄海高程4.450m，场地相对标高约为-1.75m。A标地下室建筑面积为32000平方，B标地下室建筑面积约18000平方，主楼均为11层小高层。B标装饰工程已经完成，地下室后浇带已经封闭，A标结构已经封顶，二结构正砌筑中，地下室后浇带正在清理，准备封闭施工。 本工程人防区和主楼底标设计厚度为400mm，其余部位底板厚度为350mm，设计底板面标高为-4.95m。垫层采用150厚C15砼垫层+150厚碎石垫层。 基础形式为预应力管桩基础，桩径为500mm，桩顶标高为-5.3m~-7.30m，有效桩长为45m(具体详见桩位图），桩顶锚入承台高度为50mm。 二、编制目的 因地下室底板后浇带即将全部封闭，外围的土方回填已经结束，且梅雨季节即将到来，地下水位将达到一年中的最高水位，而顶板覆土还未完成，为防止因地下水位的上涨而造成的地下室上浮从而破话地下室结构，防患于未来，在地下室底板上设置沉降观测点，当发现地下室明显上浮时可及时采取措施防止对地下室底板的进一步的破坏。 三、观测点设置
在地下室非主楼部分的底板及框架柱上设置观测点，设置的原则为间距不大于35米的柱、底板上各设置一个观测点，设置在后浇带之间的板中间位置（见附图） 四、观测方法 沉降点设置好后采用水准仪平均每周观测一次，特殊情况没二天观测一次（连续3天日降雨量超过100mm或观测到底板有数据不均匀上浮现象），观测到连续3天平均每天有超过2mm的上浮即为进入预警状态，应每天观测一次，并通报建设单位采取抗浮措施。 五、抗浮措施 1、压载： 发现底板上浮后，经设计确认需要压载，采用沙袋到地下室底板压载。
浅论人民防空地下室结构设计计算方法
人民防空地下室结构设计计算方法 随着建筑结构新规范全面颁布，新规范在工程设计中已全面开始，这对于如何在工程设计中正确应用理解规范条文,正确选择设计软件及合理选取设计参数显得优为重要。大家知道：各新规范都明确要求结构设计必须对结构分析软件的计算结果，进行分析判断，确认其合理，有效后方可作为工程设计依据。如何判断：当然只能依靠概念设计来判断；另外大家一定要注意，编程序的人以再讲“设计者采用他们的程序计算，出了问题他们并不负责，仍然由设计者负责”；另外施工图审查单位只承担相应的技术审查失察责任，主要的质量责任还由设计者负责（在合理使用年限内负终身责任）。 一、上部结构与防空地下室分析模型 上部结构与防空地下室组成一个承力体系，具有共同的位移场，相互协调变形。地下室外的回填土对结构侧向有一定的约束作用。地下室楼层侧移刚度通常较大。 上部结构与防空地下室分析模型可简化为①分离模型（有条件的）：将上部结构与地下室分开，分别设计计算。按规范确定嵌固层作为二者分界。②共同工作分析（无条件的）：将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下室外回填土对结构的约束作用。方法1：地下室水平位移的侧向嵌固（-K法）。方法2：地下室水平位移的有限（弹簧）约束（K 法）。 地下室如果设计不当，对整体抗震性能会产生较大影响，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位，规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算，并应包括地下层。 上部结构固定端，当高层建筑仅设单层地下室且底板采用天然地基筏板基础或桩一筏基础时，通常选择基础底板而非首层作为结构嵌固端，这有利于充分利用其基础的“无限”刚度，为首层楼面的灵活结构选型创造条件，即使是首层楼面留有大孔洞，或选用无梁楼盖结构，都不会有什么影响。此外，规范规定地下室负一层的抗震等级与上部结构必须一致，以基础底板作为嵌固端不会造成地下室结构造价的提高，反而可能取得较好的经济效益。即使单层地下室底板是以桩为基础的普通梁板结构，一般情况下仍然取底板处为结构嵌固端，唯一例外的是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时，其顶板通常具有作为结构嵌固端的刚度，因此可取其作为上部结构的嵌固端。 二、可用于人防地下室结构设计设计软件 可用于人防地下室结构设计软件有：1、理正人防设计软件包，只能计算顶、
浅析地下室抗浮设计原理
一、地下室整体抗浮设计的基本原理 1.地下室最主要破坏形态即为抗浮破坏，因此抗浮设计显得尤为重要。 2.水对地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理，水对物体的浮力等于物体排开同体积水 的重量{即基底单位面积所受的水浮力为γh的（γ为水的重度，h为建筑物基底以上的水深）}。当水浮力强度大于地下建筑物单位面积的重量时，建筑物即可浮起，当水不断补充时，建筑物将不断上浮，所以，建筑物浮起是一个渐进过程。水量的大小只是控制着建筑物上浮速度和上浮量，而水位高低则是控制建筑物上浮的基本要素。 3.地下室与潜水艇的根本区别： 地下室底板除受水浮力外还受土反力，而潜水艇底板只有水浮力。(注意此时的地下室基础形式，若为独基+防水板，防水板是不允许受土反力的,而只受水浮力作用；基础范围均受土反力与水浮力。) 潜水艇完全沉没在海里面时，其所受总的浮力是个定值，因为此时排开水的体积不再变化,即为：顶板向下水的压力+自重=潜水艇底板向上水的压力。 地下室抗浮设计中，力的平衡公式： F顶板表面（定值）+G地下室自重(定值)=P基底土反力(不允许为0)+水浮力。从中得出：即随着地下水位的上升，水浮力逐渐增大，土反力逐渐减小,若基底土反力小于或等于0时，地下室出现整体抗浮破坏。当水位在地下室顶板或者超过顶板面时，地下室整体所受的水浮力是个定值。注意：地下室顶板所受的荷载大小是个定值，跟有没有水不相干；而地下室底板所受的水浮力（γh）大小只与水头高度相干，随着水头高度变化而变化。
4.在抗浮中起有利作用的及一些自身安全储备有: a. 地下室的自重和覆土重对抗浮有利; b. 地下室底板与土（存在水的情况）存在张力作用；侧壁的回填土（质量要有保证）， 对侧壁有个摩擦力。 5.地下室抗浮验算： 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的3.2.4条的第1.2款规定：“当永久荷载效应对结构有利时，组合分项系数不应大于1.0”。 在地下室整体抗浮验算中，永久荷载对结构有利，荷载分项系数一般应取1.0。 广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式6.1.6的要求： W/F≥1.05 （6.1.6）(我院要求最少1.1倍) 式中 W——地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和； F——地下水浮力。 【注意】：此处F应为地下水浮力的标准值。 二、抗浮水位的确定 《高层建筑岩土工程勘察规程》第8．6．2 场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定： 1. 当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定； 2. 场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响； 3. 只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。 注：目前地质勘查单位提供的岩土工程勘查报告中一般会提出建议抗浮水位标高。 三、抗浮设计的措施 1.压重抗浮 抗浮失效（建筑物倾斜或出现裂缝）是由于建筑物自重小于地下水浮力造成的，因此解决此问题最简便的办法就是增加建筑物自重，比如在地下室顶板部位覆盖一定厚度的土层。对于土体的选择，不同地区可结合当地地质条件，就近选择可利用覆土材料。 2.工程桩抗浮 工程桩，就是在工程中使用的，最终在建构筑物中受力起作用的桩。按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，工程桩基础大多是现浇大直径柱，整体性好，工程桩周围与土层间摩擦力大。但同时也应当注意工程桩在使用过程中经常会出现的裂缝及耐久性较差的问题，因此在地下室结构抗浮设计中使用工程桩抗浮应当对于使用过程中可能涉及到的桩体变形问题进行有效预估。 3.锚杆抗浮 锚杆抗浮是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，在建筑物采用天然地基且基岩情况下，锚杆抗浮是地下室抗浮设计很好的选择，锚杆抗浮为抗拔桩体承受拉力，普通抗浮桩受力也是自桩顶向桩底传递，桩体受力大小随着地下水位的变化而变化，因此当地下水压力较大，松散砂层太厚，锚杆受到的拉力也随之发生变化，不宜采用锚杆抗浮，这种情况下如果采用锚杆，就会产生较大的变形，不利于结构稳定，造成抗浮失效此外，当软