地下建筑结构抗浮设计及措施探讨

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1、地下建筑结构抗浮设计及措施探讨【摘要】本文对建筑结构抗浮设计的概念、抗浮设计以及抗浮措施进行整理分析，希望能够给大家提供一些借鉴和参考。【关键词】建筑；结构；抗浮设计；措施中图分类号：S611文献标识码：A一、前言当前，随着城市化进程的不断加快，城市空间变得异常珍贵。建筑兴建中充分利用地下空间，但是地面以下利用的深度越深时，结构面临的问题就越复杂。其中地下室抗浮设计就是结构设计的一个重要组成部分。二、地下室抗浮设计的概念及重要性近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出

2、现整体上浮，最大上浮高度达1.42m；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……诸如此类问题时有发生，造成了财产的损失。所以抗浮设计显得尤为重要。8地下室抗浮设计就是以地下水位的高低来确定建筑物承受浮力大小的设计过程，地下室抗浮设计有利于建筑整体自重的有效平衡，同时也有利于分布地下室所受的压重，在稳定地下室形态和功能的同时，还有利于实现建筑物整体的稳定。地下室抗浮设计根据设计面积和经验一般可以分为整体部分或局部的抗

3、浮设计。地下室抗浮设计过程中地下水的浮力是重要的影响因素，设计地下室抗浮结构和功能是要展开对浮力的全面计算，进而形成更为有效的地下室设计方案。三、抗浮验算公式1.当建筑物的结构抗浮验算在现行国家或行业标准有明确规定时，应按规范的有关规定进行抗浮验算。2.当建筑物的结构抗浮验算无明确规定时，宜按下列公式进行抗浮验算：G/S≥K（1）式中G―结构自重及其上的永久荷载标准值的总和，不包括活荷载；S―地下水对建筑物的浮托力标准值；K―地下结构抗浮的安全系数，一般取1.053.水浮力的计算水浮力一般用下式计算:S=γwV（2）式中

4、γw―水的重度，可按10KN/m3采用；V―建筑物在抗浮设防水位下排开水的体积（m3）。四、抗浮措施8当基础抗浮验算不满足公式（1）要求时，需采取必要的抗浮措施，以保证基础安全。实际工程中可采用多种抗浮方法，下面列举一二。1、配重法此方法埋深浅、上浮力较小的情况，或用于自重与上浮力相差较小的情况。（1）增加地下室结构自重，如适当增加顶板或底板的厚度。（2）增加结构层数，如增加设备层，非使用空间等。（3）用大容重材料对地下室地面进行回填。（4）在地下室顶板增加覆土厚度。2、降低抗浮设计水位由浮力计算公式可以看出，降低抗浮设

5、计水头高度可减小水浮力。通过结构优化，在确保地下室使用净高的前提下减小地下室的埋置深度可实现降低抗浮设计水位的要求。具体可采取如下措施：（1）采用平板式筏板基础，较梁板式筏板基础梁底标高略有抬高，水浮力相应减小。（2）顶板采用宽扁梁或无梁楼盖，厚顶板不仅增加了结构自重，而且在保证使用净高的情况下，底板标高可相应抬高，有效降低了抗浮设计水位。8此方法一般需要进行抗浮水位的论证且地勘单位同意降低抗浮水位的情况下实施。3.释放水浮力法此方法是在基地下方设置静水压力释放层，使基底下的压力水通过释放层中的透水层、导水层汇集到滤水管

6、，并导流至出水系统后进入专用集水箱或集水井排出，从而释放部分浮力。适用范围：基底位于透水层，但距基底不太深处有一层不（弱）透水层的情况，一般采用永久性止水帷幕从室外地面一直向下延伸到相对隔水层中。4、设置抗拔桩与抗浮锚杆抗拔桩按成桩方式的不同主要有预制桩和现场灌注桩。灌注桩又分为扩底灌注桩和后注浆灌注桩等，后两种形式的灌注桩能大幅提高抗拔力承载力，适宜于深开挖条件下的结构抗浮。抗浮锚杆主要依赖于土层与锚杆体之间的粘结强度提供抗拔承载力。四、地下室抗浮结构设计案例8工程概况：南宁市某高层建筑高为99.7m，地面以上33层及

7、2层配套商业设施，设四层地下室，建筑主体结构为框支剪力墙结构，地下室平常主要用于车库使用，战时负四层可为人防工程，人防设计等级为常6核6级。该建筑的抗震设计类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。本工程的±0.000相当于绝对标高为74.30m。负四层的建筑底标高为-13.80m。地勘建议本工程抗浮设计水位标高为69.00m。本工程南侧距离南湖比较近。主体结构中剪力墙、框支柱、框支梁的抗震等级均为二级，框架梁柱均为三级抗震等级。土层信息见下表:承载力特征值fak（kPa）压缩模量Es（MPa）天

8、然重度γ（kN/m3）黏聚力标准值Ck（kPa）内摩擦角标准值φk（°）杂填土①--18.585黏土②1125618.394黏土②22801319.03713粉质粘土③1701220.03510粉土④120620.21511圆砾⑤4001820.5030泥岩⑥4001921.256518泥岩⑦7002522.0601