抗浮設(shè)計

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抗浮設(shè)計范文第1篇

關(guān)鍵詞： 地下工程；抗浮措施；抗浮設(shè)計；浮力

Abstract: The buoyancy of groundwater makes adverse effects to stability of foundation. In this paper, based on the characteristics of the underground engineering, the appliable conditions of several measures for buoyancy resisting are analyzed, and the steps and methods of buoyancy resistance design are put forward.

Key words: undergroundengineering ; buoyancy resistance measures；design of buoyancy resistance; buoyancy

中圖分類號：TV554文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 前言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市地下空間的開發(fā)利用日益引起政府的重視，許多城市結(jié)合城市建設(shè)，利用廣場、綠地等建設(shè)各類地下工程。許多工業(yè)項目例如加熱爐、連鑄機(jī)等其基礎(chǔ)都在地下8、9米左右。對于地下工程，特別在高水位地區(qū)，往往存在著工程的抗浮問題。因地下水浮力引起的地下工程結(jié)構(gòu)的破壞事故時有發(fā)生，破壞的形式主要有:地下工程底板隆起破壞，工程的整體浮起導(dǎo)致梁柱節(jié)點處開裂及底板的破壞。因此，工程的抗浮設(shè)計是否正確合理，直接關(guān)系到工程的安全可靠和工程造價， 應(yīng)引起設(shè)計者的高度重視。

2工程抗浮措施的選擇

為防止地下工程的浮起破壞，目前，工程上通常采用配重法、設(shè)置抗浮樁或抗浮錨桿來解決地下工程的抗浮問題。

配重法即通過增加工程的自重來抵御水浮力的作用，抗浮樁和抗浮錨桿則主要利用樁側(cè)阻力和錨桿提供的拉力平衡浮力。

配重法簡單、可靠，相對比較經(jīng)濟(jì)，適用于各類地下工程。抗浮樁相對造價較高，施工較復(fù)雜，而近年來興起的抗浮錨桿因其造價低、施工方便而越來越受到工程界的歡迎。

配重法適用于各類工程條件，配重的部位主要在底板。通常根據(jù)工程配重要求，在底板上設(shè)回填層，用土、砂、石、混凝土等材料壓實回填，利用回填物的重量增加工程自重，達(dá)到平衡浮力的目的。有時也利用底板外挑部分的回填物作為配重的一部分。對于底板為板柱或梁板結(jié)構(gòu)，利用底板柱帽或梁至地坪之間的空間設(shè)置回填配重層，既解決了工程的抗浮問題，又便于底板的防水處理，不失為一種較為理想的方法。但是，也應(yīng)看到，因設(shè)回填層增加了工程埋深而使浮力增大，配重提供的抗浮力自身也“消耗”了約一半。配重法受地質(zhì)條件、施工環(huán)境的影響相對較少，造價低，因此，常作為基本方法予以采用。

抗浮樁利用樁側(cè)阻力起抗浮作用，其抗浮能力與樁型、樁徑、樁長及周圍地質(zhì)條件有關(guān)。抗浮樁的單樁承載力較大，一般布置在柱、墻下，其抗浮面積較大，受環(huán)境條件、施工條件影響較大，造價較高。

抗浮錨桿則利用錨桿與砂漿組成的錨固體與巖土層的結(jié)合力作為抗浮力。因其造價低廉、施工方便、受力合理等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。

在實際工程中，應(yīng)根據(jù)地下工程的結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)條件、浮力大小、施工條件和工期要求等因素確定采用何種抗浮措施，也可以根據(jù)工程特點，采取多種抗浮措施。

3地下工程的抗浮設(shè)計

3.1 設(shè)計流程

地下工程的抗浮設(shè)計，采用安全系數(shù)法，公式表示為：

N+F≥KV (1)

式中：N―結(jié)構(gòu)自重；F―抗浮力；V―靜水浮力；

K―抗浮安全系數(shù)，一般取1.05~1.10。

抗浮設(shè)計流程見下圖。

抗浮設(shè)計流程圖

3.2 水浮力計算

水浮力計算是抗浮設(shè)計的前提，對地下工程而言，應(yīng)正確合理確定工程的設(shè)防水位。因此要求工程勘察單位提供用于計算地下水浮力的設(shè)計水位。它不是工程所在位置的常年最高水位，更不是勘察期內(nèi)的當(dāng)前水位，而應(yīng)綜合分析歷年水位地質(zhì)資料，根據(jù)工程重要性以及工程建成后地下水位變化的可能性確定抗浮設(shè)計的設(shè)防水位。

從有關(guān)資料看，地下水的作用相當(dāng)復(fù)雜，要準(zhǔn)確地確定地下水的壓力是比較困難的。實際上在不同的地基環(huán)境中地下水浮力是變化的。當(dāng)?shù)叵鹿こ涛挥诜弁痢⒄惩痢⑸巴痢⑺槭梁凸?jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基時，地下水浮力計算可不折減，而位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基時，可對地下水浮力予以折減，甚至在地下工程底板與巖石地基緊密結(jié)合時，可不考慮浮力的使用。因此，在實際工程中，對符合條件的，可考慮對浮力進(jìn)行折減，或作為工程抗浮的安全儲備，這一點設(shè)計人員應(yīng)胸中有數(shù)。

目前，對設(shè)防水位的選定沒有明確的規(guī)定，作者認(rèn)為應(yīng)選取工程場地最高洪水位作為工程抗浮設(shè)計設(shè)防水位。

3.3 抗浮設(shè)計

在確定了結(jié)構(gòu)形式、尺寸、埋深等條件后，根據(jù)設(shè)防水位，分別計算工程自重和凈水浮力，并判斷是否需要采取抗浮措施。如需要采取抗浮措施，應(yīng)根據(jù)前述原則選擇抗浮措施，進(jìn)行工程抗浮設(shè)計。

3.3.1 配重法

用配重解決抗浮問題，設(shè)計和計算比較簡單，根據(jù)抗浮力大小，確定回填材料和深度。常用的回填材料有土、砂石、混凝土等，必須保證回填物的密實，達(dá)到對回填物的容重要求，采取措施對回填層進(jìn)行處理。

3.3.2 抗浮樁設(shè)計

抗浮樁的樁型選擇，一般主要根據(jù)工程地質(zhì)情況、施工條件和周圍環(huán)境等因素綜合確定。常用樁型為預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁。

布樁時應(yīng)力求使各樁受荷均勻，一般將抗浮樁布置在柱下、縱橫墻交叉處、沿外墻均勻布置。

抗浮樁設(shè)計的基礎(chǔ)是單樁抗拔承載力的確定，由于目前對抗浮樁的研究成果還比較少，相對抗壓柱而言，其荷載作用機(jī)理及設(shè)計方法還不夠成熟，仍處于套用抗壓樁設(shè)計方法的階段。單樁抗拔承載力一般采用靜載試驗法或經(jīng)驗參數(shù)法。用靜載試驗法確定樁的抗拔力比較接近工程實際，但由于往往缺少條件進(jìn)行抗拔試驗，因此，工程設(shè)計中較多地采用經(jīng)驗參數(shù)法。目前規(guī)范采用的方法，都是利用樁的側(cè)阻力值導(dǎo)入抗拔系數(shù)后作為抗拔樁側(cè)阻力值,抗拔系數(shù)一般取0.5~0.8。

抗浮樁按軸心受拉構(gòu)件進(jìn)行承載力計算，樁的配筋由計算確定，并滿足各類樁的最小配筋率要求。抗浮樁的主筋沿樁通長布置，樁與柱的連接可參考抗壓樁的要求。

3.3.3 抗浮錨桿的設(shè)計

抗浮錨桿因具有造價低廉、施工方便、受力合理等優(yōu)點而被廣泛使用。但抗浮錨桿的設(shè)計、施工和檢測還沒有專業(yè)規(guī)范，給抗浮錨桿的應(yīng)用帶來不便。目前，可參考的規(guī)范有：《土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范》（CECS22:90）、《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）。

抗浮錨桿一般為全長粘結(jié)型錨桿，孔徑不大于200mm。土層錨桿長度4-10米，巖層錨桿長度3-8 米。相對抗浮樁其單根錨桿的抗浮能力較之為小。在錨桿布置時，一般沿柱或其周邊，或在底板平面內(nèi)均勻布置。如沿底板均勻布置，因在底板上附加應(yīng)力較小并均勻，可減少底板厚度，降低工程造價。

土層抗浮錨桿截面面積和長度分別由下式確定。

K1Nt≤Agfyk (2)

K2Nt≤laQs (3)

Nt=abqf (4)

式中：K1、K2―抗力系數(shù)，K1=1.5，K2=2.2；

Nt―抗浮錨桿軸向拉力值；

a、b―分別為抗浮錨桿在橫向和縱向間隔；

qf―抗浮錨桿承擔(dān)荷載；

Ag―抗浮錨桿截面積；

fyk―抗浮錨桿強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

la―抗浮錨桿錨固段長度；

Qs―抗浮錨桿單位長度抗拔力。

對巖石中抗浮錨桿，目前沒有比較明確適用的規(guī)范。根據(jù)抗浮錨桿的受力機(jī)理，建議采用如下計算公式。

Na≤ξ1fyAs （5）

式中：As―錨桿鋼筋截面積（m2）；

ξ1―錨桿抗拉工作條件參數(shù)，取0.69；

Na―錨桿抗拔力設(shè)計值（KN）；

fy―鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（KPa）

Na≤ξ2nπd fb la1 （6）

式中：la1―錨桿鋼筋與砂漿間的錨固長度(m)；

d―錨桿鋼筋直徑(m)；

n―鋼筋根數(shù)；

fb―鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計值（KPa）

ξ2―鋼筋與砂漿粘結(jié)工作系數(shù)，一般取0.6。

Na≤πDfrbla2（7）

式中：la2―錨固段長度(m)；

D―錨固體直徑(m)；

frb―錨固體與地層粘結(jié)強(qiáng)度值（KPa）。

抗浮錨桿長度由計算確定，錨桿主筋錨入底板結(jié)構(gòu)的長度按有關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范要求，桿體直徑宜16-32mm，并采用HRB335、HRB400 類鋼筋，并設(shè)桿體隔離架，使錨桿居中，為防止抗浮錨桿銹蝕，在底板與巖土界面上下一定范圍內(nèi)涂環(huán)氧樹脂或防銹漆，在桿頭底板內(nèi)設(shè)止水板。

4 結(jié)束語

地下工程的抗浮設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要部分組成，應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點、地質(zhì)條件、施工環(huán)境等因素，選擇合理的抗浮措施。在設(shè)計過程中，選擇合理的設(shè)計參數(shù)，重視地區(qū)經(jīng)驗做好構(gòu)造處理，使工程的抗浮設(shè)計更加合理可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]、上海市基坑工程設(shè)計規(guī)范，1997

抗浮設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞：地下室；抗浮設(shè)計

Abstract: this article briefly discusses the basement anti_floating structure design points, respectively, discussed the different structure, different types of foundation anti_floating calculation characteristics, design for reference.

Key words: the basement; Anti-uplift design

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

對地下室的設(shè)計，需要考慮的荷載工況主要有兩種，一種是向下的荷載，結(jié)構(gòu)自重、地下室頂板覆土、地面活荷載、地下室地面使用荷載等；另一種是向上的荷載工況，如地基反力、水浮力等。

1、 整體抗浮滿足要求的情況

在地下水位不高的情況下，結(jié)構(gòu)自重和其上的永久荷載（如地下室頂板覆土、建筑面層等）足以抵抗地下水的浮力，這時，地下室整體抗浮滿足設(shè)計要求，需要考慮的問題是可能存在局部構(gòu)件抗浮設(shè)計問題。這時結(jié)合持力層情況，基礎(chǔ)設(shè)計通常有以下幾種：獨立基礎(chǔ)加防水板或者筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)整體剛度大，水浮力效應(yīng)類似地基反力。而獨立基礎(chǔ)加防水板的基礎(chǔ)形式，其整體性通常不足，防水板承受地下水浮力，并把水浮力傳給獨立基礎(chǔ)，因而存在局部構(gòu)件抗浮設(shè)計問題。

獨立基礎(chǔ)加防水板的基礎(chǔ)形式受力特點是由柱下獨立基礎(chǔ)承擔(dān)基礎(chǔ)上豎向結(jié)構(gòu)傳來的荷載并將其傳遞給地基土，由防水板承擔(dān)地下水對結(jié)構(gòu)的向上的浮力，并將其傳遞給獨立基礎(chǔ)。獨立基礎(chǔ)需要考慮這部分荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。

這種基礎(chǔ)形式又可以根據(jù)防水板和獨立基礎(chǔ)標(biāo)高的關(guān)系分為兩種，如圖1、2所示：

第一種情況（圖1），防水板和基礎(chǔ)頂面標(biāo)高相同，獨立基礎(chǔ)的樣子像個元寶，很多情況下被稱為“元寶形”基礎(chǔ)。

第二種情況（圖2），防水板和基礎(chǔ)底面標(biāo)高相同，防水板上需要回填墊層或者回填土達(dá)到建筑使用標(biāo)高，這種結(jié)構(gòu)布置類似平板式筏形基礎(chǔ)加柱墩，或者是倒置的帶柱帽無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系。

圖1所示的基礎(chǔ)形式，其優(yōu)點在于土方開挖量小，不需要回填墊層這道工序。通常在防水板下設(shè)置一定厚度的聚苯板，使得防水板不參與上部荷載的向下傳遞，而僅起到抵抗水浮力并將水浮力荷載傳給獨立基礎(chǔ)的作用。但是如果地下室有排水溝或者設(shè)備坑、電梯基坑時，防水板降板的設(shè)計、施工都會比較繁瑣。而且防水板的鋼筋須錨入獨立基礎(chǔ)，鋼筋構(gòu)造較為不便。

圖2所示的基礎(chǔ)形式，其優(yōu)點在于防水板的板底鋼筋可以在獨立基礎(chǔ)范圍內(nèi)拉通并起到基礎(chǔ)受力鋼筋的作用。而且，防水板上的墊層或者回填土能抵消部分或者全部水浮力，還能很方便地施工排水溝和小集水坑。

不論哪種基礎(chǔ)形式，是否在防水板下設(shè)置聚苯板要看工程的具體情況，如果地基土較軟，基礎(chǔ)的沉降比較明顯，那么設(shè)置聚苯板會避免防水板承受地基反力，構(gòu)件傳力更加明確，從而簡化設(shè)計。如果地基承載力較高、壓縮模量較小，基礎(chǔ)的沉降很小，可以忽略，那么可以不設(shè)置聚苯板；此時，防水板承受的地基反力同樣也可以忽略；反過來說，如果這種情況下，采用圖2所示基礎(chǔ)形式，同時在防水板下設(shè)置了聚苯板，那么會出現(xiàn)這樣一種工況，那就是在地下水位變動的時候，防水板有可能會承擔(dān)其上覆土荷載及地面使用荷載，并將其傳給獨立基礎(chǔ)。防水板計算模型的確定，文[1]給出了兩種方法：按照復(fù)雜樓板計算、按照無梁樓蓋雙向板計算。

防水板上的集水坑做法類似于筏板上的局部降板做法。如果地基不均勻或者局部地下室下沉，使得獨立基礎(chǔ)標(biāo)高相差很大，那么這種情況下，防水板的構(gòu)造做法通常是在回填土上做垂直墻，如圖3所示。

另外，在北方某些地區(qū)，地下水位很低的情況下，也可以不設(shè)置防水板，而僅設(shè)置建筑防水板地面，建筑地面和結(jié)構(gòu)完全脫開。

獨立基礎(chǔ)的受力更加合理，傳力路徑最短，因此獨立基礎(chǔ)加防水板的經(jīng)濟(jì)性更好，是首選的基礎(chǔ)形式。

2、 整體抗浮不滿足要求的情況

在地下水位較高的情況下，結(jié)構(gòu)自重和其上的永久荷載不足以抵抗地下水的浮力，這時，地下室整體抗浮不滿足設(shè)計要求，通常需要設(shè)置抗拔樁、抗拔錨桿或者增加配重滿足整體抗浮要求。這種情況下，還應(yīng)該考慮地下水位的變動因素。

1）如果通過配重滿足要求，那么通常是在地下室底板上施加配重，如鋼渣混凝土、回填土等，這樣做主要是為了避免增大結(jié)構(gòu)主體的荷載，類似建筑面層加厚加重。這種做法會增加結(jié)構(gòu)層高，同時會增大水頭高度，因此，結(jié)構(gòu)造價（主要是外墻等豎向構(gòu)件）會比較明顯的增加，而抗浮的效果不顯著。所以，這種配重方法通常只用在整體抗浮略不滿足的情況下。結(jié)構(gòu)的受力分析同上所述。還有一種配重做法是將筏板基礎(chǔ)外輪廓邊外擴(kuò)，通過增加其上覆土重量滿足抗浮要求。這種做法受具體工程的制約較多，對地基持力層或者樁基造成較大的負(fù)擔(dān)，也對造價影響很大。

2）如何設(shè)置抗拔樁需要考慮基礎(chǔ)形式。基礎(chǔ)形式通常也有以下兩種：獨立基礎(chǔ)加防水板或者筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)整體剛度大，可以通過滿堂布置抗拔樁實現(xiàn)樁的側(cè)摩阻力抵消部分或者全部水浮力。而獨立基礎(chǔ)加防水板的基礎(chǔ)形式，只能在獨立基礎(chǔ)下打樁滿足整體抗浮要求，防水板承受地下水浮力，并把水浮力傳給獨立基礎(chǔ)。

對于獨立基礎(chǔ)加防水板的基礎(chǔ)形式，抗拔樁的布置應(yīng)考慮持力層的情況。如果持力層承載力高，或者獨立基礎(chǔ)下設(shè)置了基樁，那么獨立基礎(chǔ)的沉降不會太大，抗拔樁可以類似筏板基礎(chǔ)滿堂布置；否則，基礎(chǔ)的沉降較為明顯，抗拔樁如果布置在防水板下，會對防水板產(chǎn)生向上的集中荷載，對結(jié)構(gòu)不利。相比較而言，抗拔樁布置在獨立基礎(chǔ)下，整體抗浮概念清晰，受力分析更加明確，而且可以兼做基樁，較為合理。這種情況下，防水板的設(shè)計同前所述。

抗拔樁設(shè)計應(yīng)同時考慮兩種不利荷載工況。一種是地下水位最高，即達(dá)到抗浮水位時，此時，抗拔樁承受豎直向上的力，并通過樁身與周圍土體的側(cè)摩阻力將其傳給土體。另一種工況是地下水位下降至基礎(chǔ)底面以下，此時，抗拔樁和其他基樁一起承受全部豎直向下的荷載，也即抗拔樁成為抗壓基樁。兩種工況下，同一根抗拔樁的承載力、裂縫、變形的計算明顯不同。抗拔樁的樁長和樁數(shù)應(yīng)同時滿足這兩種工況的要求。

文獻(xiàn)[2]深入分析了抗拔樁的受力特點和破壞形態(tài)，給出了抗拔樁承載力的經(jīng)典計算方法，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）給出了較為簡單的折減系數(shù)來表示樁的抗拔承載力力和抗壓承載力的關(guān)系。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008），相同條件下，樁的抗拔承載力明顯低于抗壓承載力。而且，對于抗拔樁，樁身的裂縫控制也很不利，往往為了控制裂縫寬度而配置大量的縱向鋼筋。近年來，抗裂性能好的樁型，如后張預(yù)應(yīng)力灌注樁、預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制樁等逐步得到廣泛應(yīng)用，這類抗拔樁即使是在所需抗拔力較大的情況下，也能避免因裂縫控制所致的較高的縱向鋼筋配筋率[2]。計算抗拔樁受壓時，則還需要驗算樁身承載力和沉降量。具體計算方法應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范的要求，本文不再贅述。

3）設(shè)置抗拔錨桿。文獻(xiàn)[2]指出，預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝簡單，適用于堅硬土層或者巖層。抗拔錨桿受力最為直接，通過自身抗拉將地下室結(jié)構(gòu)整體和巖層或者堅硬土層拉住。抗拔錨桿的布置也與基礎(chǔ)形式有關(guān)，一般來說，整體基礎(chǔ)，如筏板、箱型基礎(chǔ)下通常滿堂布置抗拔錨桿，而獨立基礎(chǔ)加防水板下，可僅在防水板下布置，或者根據(jù)具體的工程情況，根據(jù)向上的荷載組合的大小分布不同，布置承載力不同的錨桿，如防水板下布置長錨桿，柱基下布置短錨桿。抗拔錨桿不能承受向下的荷載。

文獻(xiàn)[3]提及抗拔錨桿的計算公式 ：Tu=πDLmΨT，可見，決定錨桿極限抗拔承載力的主要因素有：錨固體直徑D、錨固體長度Lm和錨固體與周圍巖體的粘結(jié)強(qiáng)度T（也有可能是預(yù)應(yīng)力鋼筋與灌漿體之間的握裹力）。錨桿錨固力的大小更取決于巖層受錨桿拉力時所能提供的抗力。

總之，地下室的抗浮設(shè)計需要綜合考慮各方面的因素，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式，采用最為合理的抗浮措施。抗浮驗算也應(yīng)根據(jù)具體的工程情況，針對各種工況分析計算，不能簡單地一概而論。

參考文獻(xiàn)

[1]、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析.朱炳寅、婁宇、楊琦.中國建筑工業(yè)出版社.2007

[2]、建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊.劉金礪、高文生、邱明兵.中國建筑工業(yè)出版社.2010.8

抗浮設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞:地下室底板；抗浮計算；荷載計算；抗浮方案；設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟(jì)的增長，城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，城市建設(shè)用地相對緊張，建筑物朝著高、大、深、重的方向發(fā)展，為了滿足需要，地下車庫、地下室的開發(fā)和利用越來越多。地下室等地下建筑不得不面臨的問題就是地下結(jié)構(gòu)物的防水與抗浮問題，埋深較大的地下室抗浮問題就顯得尤為重要。因為浮力的存在,會對地下結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，地下建筑物整體不均勻浮起,導(dǎo)致梁柱節(jié)點處開裂和底板破壞以及建筑物的傾斜等，如不進(jìn)行抗浮設(shè)計,將給結(jié)構(gòu)留下安全隱患。因此，如何解決地下室的抗浮問題引起工程師的廣泛關(guān)注。

1 工程概況

某建筑工程，地上17層，地下1層，建筑總高度為52.0m，采用框剪結(jié)構(gòu)。該工程有大片的一層地下車庫，采用框架結(jié)構(gòu)。主體采用靜壓預(yù)應(yīng)力方樁基礎(chǔ)加抗水板，地下車庫采用獨立基礎(chǔ)加抗水板。地下車庫與主體分縫，僅基礎(chǔ)相連。該工程0.000相應(yīng)于絕對高程為13.855。設(shè)計水位絕對高程為12.000，相當(dāng)于-1.855；抗浮水位絕對高程為13.150，相當(dāng)于-0.705。6＃樓地下室地面標(biāo)高為-5.400（以下稱為“地面一”），局部地面標(biāo)高為-6.400（以下稱為“地面二”），地下車庫地面標(biāo)高為-3.000（以下稱為“地面三”）。

2 地下室抗浮計算

2.1 6＃樓主體結(jié)構(gòu)抗浮方案初定

6＃樓為高層建筑，建筑總重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水浮力，所以可以不考慮整體抗浮，只需要考慮局部抗浮，即需要考慮抗水板的配筋計算。抗水板是抵抗水浮力的構(gòu)件，水浮力越大，抗水板配筋越大；抗水板上壓重越大，抗水板配筋越小。因此，當(dāng)時就有兩種方案選擇：方案一是將抗水板板面取到-6.400，即與地面二相平，地面一的地方壓重，以減小抗水板配筋。方案二是為了方便施工，將抗水板和大部分單樁承臺（高度1.0m）底作平，即板底標(biāo)高為-7.400，板面取到-6.900，地面一、地面二的地方壓重，以減小抗水板配筋。

(1)方案一荷載計算

該工程6＃樓所有承臺、基礎(chǔ)梁、抗水板的面標(biāo)高均為-6.400（電梯間筒體下承臺面標(biāo)高為-7.100），抗水板板厚取500mm，板底標(biāo)高為-6.900，在地面一處的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.0m。（見圖1）

圖1 方案一示意圖

則抗水板所受浮力為：（6.9－1.855）×10＝50.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷載為：0.5×25＋1.0×20＝12.5＋20＝32.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.0×20＝12.5＋0＝12.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。

(2)方案二荷載計算

該工程6＃樓所有承臺、基礎(chǔ)梁、抗水板的底標(biāo)高均為-7.400（局部承臺底標(biāo)高為-8.400和-9.100），抗水板板厚取500mm，板面標(biāo)高為-6.900，在地面一處的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.5m；在地面二處的抗水板上用毛石混凝土回填至-6.400，回填厚度0.5m。（見圖2）

圖2 方案二示意圖

則抗水板所受浮力為：（7.4－1.855）×10＝55.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷載為：0.5×25＋1.5×20＝12.5＋30＝42.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.5×20＝12.5＋10＝22.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。

(3)分項系數(shù)及荷載設(shè)計值

抗水板水浮力按活荷載考慮，分項系數(shù)取γQ=1.4，抗浮荷載為恒荷載，對結(jié)構(gòu)有利，則其分項系數(shù)取γG=1.0。

則方案一荷載設(shè)計值為：50.45×1.4-32.5×1.0＝38.13kN/m2（方向向上，用于地面一），50.45×1.4-12.5×1.0＝58.13kN/m2（方向向上，用于地面二）；則方案二荷載設(shè)計值為：55.45×1.4-42.5×1.0＝35.13kN/m2（方向向上，用于地面一），55.45×1.4-22.5×1.0＝55.13kN/m2（方向向上，用于地面二）。

(4)6＃樓主體結(jié)構(gòu)抗浮方案最終決定

經(jīng)過上述計算對比，方案二比方案一的抗水板板面低0.5m，考慮在上面多填充荷載以抵抗部分水浮力來減小抗水板的配筋。但經(jīng)過計算，抗水板的荷載設(shè)計值相差不大，所以得出結(jié)論：降低抗水板板面標(biāo)高，在其上填充荷載以抵抗水浮力的效果是不明顯的。所以采用方案一，使抗水板盡量淺埋，且能減少土方的挖方量。

至于抗水板的配筋計算，則可以通過上述的荷載設(shè)計值查結(jié)構(gòu)靜力計算手冊來確定梁板的內(nèi)力和配筋，也可以用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件（例如PMCAD）來建一層模型來計算梁板配筋。

2.2 地下車庫抗浮方案

對于地下車庫，由于只有一層，建筑總重較小，有可能不足以抵抗水浮力，所以需要整體抗浮計算和局部抗浮計算。地下車庫基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深取1.5m，基底標(biāo)高為-4.500，抗水板250mm厚，板底與基底想平，上面碎石砂回填至設(shè)計地面-3.000回填厚度1.25m。（見圖3）

圖3 地下車庫抗浮方案示意圖

(1)地下車庫局部抗浮設(shè)計

場地設(shè)計水位為-1.855，則抗水板所受浮力為（4.5－1.855）×10＝26.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷載為0.25×25＋1.25×20＝6.25＋25＝31.25kN/m2（方向向下）；荷載設(shè)計值為26.45×1.4－31.25×1.0＝5.78kN/m2（方向向上）。由于抗水板荷載較小，經(jīng)過計算配筋均為構(gòu)造配筋（此處計算省略）。

(2)地下車庫整體抗浮設(shè)計

該工程地下車庫建筑平面布置均勻，所以結(jié)構(gòu)荷載均勻。因此只需要地下車庫平均每平方米總重力不小于水浮力即可滿足整體抗浮要求。粗略計算如下：地下室頂板180mm（重0.18×25＝4.5kN/m2），上面覆土600mm（重0.6×13＝7.8kN/m2），抗水板250mm厚（重0.25×25＝6.25kN/m2），抗水板上覆1.25m厚的碎石砂（重1.25×20＝25kN/m2），則總的抗浮荷載為4.5＋7.8＋6.25＋25＝43.55kN/m2（方向向下）。場地抗浮水位為-0.705，則抗水板所受浮力為（4.5－0.705）×10＝37.95kN/m2（方向向上）。

水浮力37.95kN/m2小于抗浮荷載43.55kN/m2，所以地下車庫整體抗浮滿足要求。

(3)地下車庫整體抗浮設(shè)計擴(kuò)展

當(dāng)抗水板整體抗浮不滿足要求時，常規(guī)做法有壓重和抗拔兩種。壓重就是在抗水板板面或地下室頂板覆土壓重以抵抗水浮力；抗拔就是在基礎(chǔ)設(shè)計抗拔樁或者錨桿來抵抗水浮力。抗拔樁宜直接設(shè)計在柱下，枯水期地下水水位較低時作為框架柱的基礎(chǔ)，此時樁身受壓；豐水期地下水水位較高時作為抵抗水浮力的抗拔樁，此時樁身受拉。錨桿一般和獨立基礎(chǔ)相結(jié)合來設(shè)計，其僅僅起到抵抗水浮力的作用，一般設(shè)計在獨立基礎(chǔ)底部。但是，為了優(yōu)化抗水板的配筋設(shè)計，可以將錨桿設(shè)計在抗水板上，大概在板跨1/3和2/3處，以減小抗水板的配筋。

3 結(jié)語

總之，地下室的抗浮是建筑工程設(shè)計過程非常重要的一部分，但地下室的抗浮設(shè)計往往被忽略，而導(dǎo)致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂縫滲水等等，都是直接影響到結(jié)構(gòu)的正常使用甚至是安全的。在進(jìn)行抗浮設(shè)計時，需要按照工程的特點，選擇合理的計算條件，來充分考慮地下水對建筑的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅承誠 吳炳,地下空間抗浮設(shè)計[J].科技傳播,2011年06期

抗浮設(shè)計范文第4篇

由于泵房尺寸較大，埋置深度較大，且上部荷載較小，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，抗浮設(shè)計往往是設(shè)計控制因素之一。目前，工程中較常用的抗浮方式有：自重抗浮、配重抗浮、錨固抗浮、抗浮樁等。可根據(jù)實際情況同時采用一種或多種抗浮方式。

（1）自重抗浮

自重抗浮荷載計算時不包括設(shè)備重、使用荷載及安裝荷載。自重加大后，泵房體積也隨之加大，浮力相應(yīng)增加。因此自重抗浮只能在不具備其他抗浮條件或自重加大不多即可滿足抗浮要求時采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸會使支護(hù)范圍加大，且當(dāng)泵房較深時，基坑回填壓實難度較大，不易滿足設(shè)計要求。也可在泵房頂板增加配重，但會加大結(jié)構(gòu)承載量，對抗震不利。

（3）錨固抗浮

錨固抗浮是一種有效的技術(shù)手段，錨桿靈活布置、錨固效率高、適應(yīng)性較廣，易于施工。在許多條件下優(yōu)于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮錨桿的工作環(huán)境和受力特點，錨桿受拉后桿體周圍灌漿開裂，使桿體極易受地下水侵蝕，影響其耐久性。同時，抗浮錨桿與底板的節(jié)點可能成為防水的薄弱環(huán)節(jié)。

（4）抗浮樁

抗浮樁是一種主動抗浮設(shè)計，前期施工費用較高，但后期維護(hù)簡單，結(jié)構(gòu)受力合理，不影響泵房的使用功能。當(dāng)?shù)叵滤惠^高，泵房平面尺寸較大，基礎(chǔ)埋置較深時多采用此種抗浮方法。此外，工程中還有其他抗浮方法。例如通過改變結(jié)構(gòu)形式，泵房池壁與土體的黏結(jié)抗剪力抗浮。實際工程中，應(yīng)根據(jù)泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度選用合理的抗浮方式，以達(dá)到設(shè)計要求。

2抗滑移、抗傾覆驗算

當(dāng)采用嵌固或錨固抗浮時，泵房周圍填土較深且土面大體一致時，可不做抗滑移、抗傾覆驗算。當(dāng)泵房建造在軟弱土層上，有可能出現(xiàn)連同地基土一起滑動而失去穩(wěn)定時，尚應(yīng)采用圓弧滑動條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定驗算。

3施工方法選擇

當(dāng)泵房埋深較淺，地下水位較低，且土質(zhì)較好時，可選擇開挖基坑。當(dāng)泵房埋深較深，地下水位較高，且土質(zhì)較差時，可選擇沉井施工。基坑開挖較為簡單，本文重點介紹沉井施工方法。沉井的施工方法對沉井的設(shè)計計算有著直接關(guān)系，應(yīng)根據(jù)場地的地質(zhì)條件結(jié)合施工條件決定。

（1）排水下沉

當(dāng)?shù)叵滤徊桓撸蚴请m有地下水但沉井周邊的土層滲水性不強(qiáng)，涌入井內(nèi)的水量不大且排水不困難時，可采用排水下沉法，此種方法施工費用較低，工期較短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范圍內(nèi)存在粉土、砂土或其他強(qiáng)透水層而排水下沉有可能造成流砂或補(bǔ)給水量很大而排水困難時，可采用不排水下沉。當(dāng)沉井場地附近有已建建構(gòu)筑物及其他設(shè)施，排水施工可能導(dǎo)致其沉降及傾斜而難以采取其他有效措施防止時，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根據(jù)沉井的高度，地基承載力、施工條件和設(shè)計需要，沉井可沿高度方向一次澆筑下沉，或分段澆筑一次下沉，或分段澆筑分次下沉。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

（1）池壁厚度的選擇

當(dāng)泵房較淺、采用開挖施工方法時，池壁厚度只要滿足受力要求、防水要求即可。當(dāng)泵房較深，采用沉井施工時，應(yīng)優(yōu)先考慮沉井依靠自重克服土層的摩擦力下沉，因此，池壁要有適當(dāng)?shù)暮穸取７粗?dāng)池體過重時，下沉系數(shù)過大或地基承載力不足時，應(yīng)適當(dāng)減小池壁厚度。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，沉井必須滿足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有適當(dāng)?shù)暮穸取?/p>

（2）變形縫的設(shè)置

抗浮設(shè)計范文第5篇

【關(guān)鍵詞】抗浮 壓剪筒壓力型錨桿 拉力型錨桿 設(shè)計與施工

一、工程概況

某一能源總廠某一河污水處理站工程調(diào)節(jié)池截面尺寸49.200m×47.000m,池體結(jié)構(gòu)分為東、西池平底板(1200mm厚)+墻壁、斜底板(1200mm～600mm厚)+墻壁;平底板底標(biāo)高-9.000m,斜底板底標(biāo)高-9.000m～-4.600m。根據(jù)原設(shè)計藍(lán)圖要求,池體底板抗浮采用拉力型錨桿,即池體平、斜底板均勻設(shè)置Ø180的抗浮錨桿孔,內(nèi)置5Ø12.0鋼絞線,1:2水泥漿灌漿,抗浮錨桿樁樁端進(jìn)入中風(fēng)化巖層10m,單根錨桿抗拉拔承載力690KN,共計305根。

考慮到施工周期的影響,施工單位采取了先池體底板結(jié)構(gòu)后抗浮錨桿的反工序施工工法,因此在池體底板結(jié)構(gòu)上先期預(yù)留了Ø180預(yù)留孔。抗浮錨桿樁在前期試樁施工過程中,由于調(diào)節(jié)池基坑周邊土方全部回填、地下水豐富;再加上池體地質(zhì)情況復(fù)雜,多為破碎的裂隙發(fā)育巖體、淤泥質(zhì)軟弱土加固地基,錨桿成孔設(shè)備選型不適用;以及池體底板下部的600mm厚砂墊層水系貫通等不利因素,造成施工完成平底板27根錨桿樁后,后續(xù)的278根拉力型抗浮錨桿樁無法按照原設(shè)計要求組織施工。為此,施工單位與設(shè)計單位多次協(xié)商,決定修改原池體抗浮設(shè)計方案,即調(diào)節(jié)池池體抗浮采用壓剪筒壓力型錨桿的設(shè)計與施工方案。

二、抗浮錨桿的設(shè)計方案

(一)設(shè)計思路

調(diào)節(jié)池底板抗浮錨桿前階段試樁施工中,采用了錨桿鉆巖機(jī)潛風(fēng)沖擊錘成孔,最終在施工過程中出現(xiàn)了孔位塌孔、堵孔、鋼絞線無法下索等問題,現(xiàn)改用壓剪筒壓力型錨桿替代原設(shè)計的拉力型錨桿進(jìn)行底板的抗浮設(shè)計。

1、本工程前期試樁階段采用的錨桿鉆巖機(jī)(ROC460PC-HF)潛風(fēng)沖擊錘成孔,設(shè)備選型不適用,如采用XY-100型或150型地質(zhì)鉆機(jī)(成孔孔徑Ø180、Ø150、Ø90、Ø75),設(shè)備工作能力滿足現(xiàn)場施工要求。

2、為了達(dá)到原設(shè)計單孔690KN的錨固力的要求,將原設(shè)計的拉力型錨桿改成壓剪筒壓力型錨桿。原設(shè)計的拉力型錨桿的軸向力為拉力,拉力和孔壁剪應(yīng)力都集中在孔口,為了避免拉力過大,拉破水泥芯柱和剪應(yīng)力過大,使孔壁與水泥芯柱發(fā)生剪切破壞,抗浮錨桿應(yīng)設(shè)計為壓剪筒壓力型錨桿。它的受力最大點在孔底,不在孔口;由于采用鋼質(zhì)壓剪筒,可使錨桿孔壁剪應(yīng)力峰值減小2.7倍,同時使水泥芯柱的強(qiáng)度大大提高,從而使錨桿的受力端遠(yuǎn)離破壞。

3、采用壓剪筒壓力型錨桿抗浮樁體,孔口處增加錨頭,從而保證了對水池底板的錨固作用。按照原設(shè)計要求,水池底板處的錨固力應(yīng)大于或等于抗浮錨桿樁的錨固力;水池底板有錨固條件的厚度取1.0m,鋼鉸線與水泥芯柱之間的粘接力取3.5MPa,鋼絞線直徑Ø15.24,單根鋼鉸線錨固力為3500KN/m2×0.0152m×3.14×1.0m=167KN/根,3根鋼鉸線的錨固力為167KN/根×3根=501KN,由于501 KN

(二)調(diào)節(jié)池本體結(jié)構(gòu)上浮力、抗浮力計算

1、計算的基本參數(shù)

(1)根據(jù)GB50086-2001規(guī)范表4.2.5-3錨索錨固體設(shè)計安全系數(shù)取K=1.8。

(2)根據(jù)CECS22:2005規(guī)程表7.5.1-2土體孔壁與水泥芯柱粘結(jié)強(qiáng)度取50KPa。

(3)根據(jù)CECS22:2005規(guī)程表7.5.1-1巖體孔壁與水泥芯柱粘結(jié)強(qiáng)度取500KPa。

(4)根據(jù)CECS22:2005規(guī)程表7.5.1-2砂墊層和巖石0.5m以上孔壁與水泥芯柱粘結(jié)強(qiáng)度取250KPa。

(5)根據(jù)場地巖土工程報告土體內(nèi)摩擦角φ取160、C取30Kpa。

2、計算思路

考慮計算方便,先分區(qū)計算,然后整體平衡錨固力,最終總體錨固提供的抗浮力滿足設(shè)計要求。

(1)水池總面積:49.2m×47m=2312.4m2

(2)平底板面積:31m×37.2m=1153.2m2

(3)斜底板面積:2312.4m2-1153.2m2=1159m2

(4)平底板總上浮力:10KN/m3×(9.0m-1.2m)×1153.2m2=89950KN

(5)斜底板總上浮力:10KN/m3×(6.8m-0.9m)×1159m2=68381KN

3、平底板抗上浮力計算

(1)已施工成索27孔錨索提供的抗浮力:690KN/索×27索=18630KN

(2)底板自重提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×1153.2m2×1.2m=18682KN

(3)底板外延部分提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×2.0m×96.2m×1.2m=3117KN

(4)底板外延部分上部土體重量提供的抗浮力:10KN/m3×2m×96.2m×7.8m=15007KN

(5)土體粘結(jié)力抗剪提供的抗浮力:30KN/m2×7.8m×96.2m=22511KN

4、斜底板抗上浮力計算

(1)斜底板自重提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×0.9m×1159m2=14082KN

(2)前期施工錨索提供的抗浮力:690KN/索×2索=1380KN

5、鋼筋砼墻重提供的抗浮力:114757KN-34596KN-26078KN-5772KN

=48129KN

(砼結(jié)構(gòu)總重)(平底板砼重) (斜底板砼重) (外延底板砼重) (墻重)

6、結(jié)構(gòu)總抗浮力

18630KN+18682KN+3117KN+15007KN+14082KN+1380KN+22511KN=93410KN

7、水池底板總上浮力:89950KN+68381KN=158331KN

8、錨索必須提供的錨固力:(158331KN-93410KN)×1.8=116858KN

(三)抗浮錨索錨固參數(shù)設(shè)計

1、平底板錨索設(shè)計177孔,前期已完成27索,還余150孔。所余孔參數(shù)設(shè)計如下:

鉆孔直徑75mm,周邊94個孔孔深4.5m,中部56個孔鉆孔深6.5m。0～1.0m孔壁粘結(jié)力取250Kpa,底板下1～6.5m孔壁粘結(jié)力取500Kpa。

周邊孔單索錨固力:0.075m×3.14×(250KN/m2×1.0m+500KN/m2×3.5m)=471KN/索

周邊孔總錨固力:471KN/索×94索=44274KN

中部孔單索錨固力:0.075m×3.14×(250KN/m2×1.0m+500KN/m2×5.5m)=707KN/索

周邊孔總錨固力:707KN/索×56索=39592KN

2、斜底板錨索設(shè)計

斜底板原設(shè)計122孔,前期已施工完成施工2索,還余120索。

所余孔參數(shù)設(shè)計如下:

(1)斜底板與平底板交界處29個孔,按巖錨設(shè)計鉆孔直徑75mm,鉆孔深5m,孔壁粘結(jié)力取400Kpa,

單索錨固力:0.075m×3.14×400KN/m2×5m=471KN/索

總錨固力:471KN/索×29索=13659KN

(2)斜底板其余91個孔按土錨設(shè)計