地下建筑结构抗浮设计和措施探析

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1、地下建筑结构抗浮设计和措施探析　　【摘要】随着国民经济的迅速发展，城市建设的发展速度越来越快，许多高层及超高层建筑日益增多，基础埋置深度也越来越深，同时作为车库等功能的纯地下室部分、裙房或相对独立的地下结构物的开发和利用越来越广泛，因此，地下结构的抗浮问题日益突出。本文基于此对地下建筑结构抗浮设计及措施进行了研究。【关键词】地下建筑结构抗浮设计措施中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：目前高速公路、城市地铁、铁路、水利水电、矿山、国防建设、市政交通及地下商业建筑等都有了很大发展，大大推动了地下建筑工程技术的进步与发展，各种类型的地下结构

2、越来越多，新工艺、新技术不断涌现，设计理论与方法也取得了进步。抗浮设计1、抗浮设计思路8由于地下结构上浮事故较少涉及人身安全问题，往往不被公众所关注，而且由于涉及建筑质量事故，参与建设的各方也不愿张扬，此类事件很少见诸于报端，甚至有业主对地下室上浮事件闻所未闻。所以人们甚至包括设计人员对抗浮问题理解不深、重视不够，特别是地下水位较浅的地区根本没有抗浮的概念，建设方往往要求不用考虑抗浮。因此有必要将抗浮问题上升到同抗震和消防一致，抗浮设计方针也应是“百年大计、有备无患”。因为结构目前没有上浮，不代表在其在建筑使用期内不会上浮。对抗浮进行研究的目

3、的是为了避免设计过严而造成浪费，或设计不当而抗浮失效。由于抗浮水位受种种不确定因素的影响，不妨仿照抗震设计的理念来提出抗浮三阶段设计：（1）常年水位不裂；（2）设防水位不坏；（3）极限水位不浮。可以把常年水位、设防水位、极限水位统称为抗浮设计水位。第一阶段，按常年水位按现行规范进行结构的抗裂和变形设计，重点是各构件的耐久性验算，包括抗拔桩和锚杆；第二阶段，按设防水位进行强度设计；第三阶段，按极限水位作临界抗浮设计。前两个阶段并不陌生，但应在既安全又经济的原则下对计算指标作些调整，抗浮水位的准确性已不再是关键。第三阶段的关键是临界抗浮设计的概念

4、，也是抗浮设计的核心理念。地下结构物的抗浮设计对地下室抗浮设计的总原则是应满足下式要求：W/F≧1.05（1）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。当地下室自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式的要求时，应进行地下室抗浮设计。8在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下室外边线基本重叠时，地下室的抗浮设计按以下原则进行：当结构重量大于地下水的浮托力并且能满足（1）式时，可不用考虑地下水对地下室的浮托作用，但应在设计中提出施工时应人工降水至施工面以下500mm，开挖基坑时应注意边坡稳定，定期观测

5、其对周围道路市政设施和建筑物有无不利影响，非自然放坡开挖时，基坑护壁应做专门设计。当结构重量小于地下水的浮托力时，地下室必须设置永久性的抗拔构件（例如抗拔桩或抗拔锚杆等），或者采取降低基础底板，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，然后压上土增加恒荷载以平衡地下水对整体结构的浮托力。上述两种情况还应考虑地下水浮托力对地下室底板的反向作用，保证地下室底板构件在地下水反向作用下必须具有足够的刚度和强度，并且还要满足构件的上拱抗裂要求。如果底板配筋量过多或截面尺寸过大而造成造价太高或施工困难时，也可考虑在底板中部设置抗拔桩或抗拔锚杆

6、用以改善底板的受力状态。8当建筑物的地下室面积大于地面上结构面积而形成地下室周边外伸时，除满足结构总体重量必须大于水的浮托力外，还需对地下室外伸跨部分构件进行浮力作用下的抗弯及抗剪强度验算，不然会造成地下室底板、梁甚至墙体的开裂。当与高层建筑相连的裙房部分的结构重量不能与地下水的浮托力平衡时，也应考虑此部分结构承受水的浮托力作用而引起的损坏。二、地下建筑结构抗浮设计中存在的问题1、整体抗浮失效形态。整体抗浮失效是指当地下建筑结构自重与顶部重量之和小于地下水浮力时，在地下水浮力作用下所表现出来的整体结构发生偏移的现象。这种情况一般发生在大量降雨

7、之后，地下水位偶然高于地下抗浮设防水位的高度，或者在判断地下抗浮设防水位不准确时。这种失效形态下当结构整体的位移发生变化时，标高也发生变化；但结构各部位间的相互位移很小，可以忽略；当结构构件出现较多无害裂缝时，结构不会出现严重损坏的现象。2、局部抗浮失效形态。局部抗浮失效是由于地下结构的自重与顶部重量之和大于地下水浮力，而结构的局部承载力不足导致的。这种情况一般出现在施工阶段或上部没有施工的条件下，其主要特征是结构局部抗弯承载力不足，结构整体的标高无任何变化。一般情况下，此失效形态会出现在半埋于地下的建筑结构中，如带地下室的建筑。8局部整体抗

8、浮失效形态。局部整体抗浮失效指的是以上两种抗浮失效形态同时发生的情形。地下工程抗浮失效事故常有发生，如地下车库、地下室、地下地铁车站等建筑（构）物的上浮，还有类似的