地下室抗浮问题的讨论

地下室抗浮问题的讨论
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
Abstract: in recent years, a lot of the basement because all sorts of reasons caused engineering accident, such as a hospital two layers of independent underground garage, in construction process, appear the overall rise; Be like again, one sports center swimming pool, the basement by floating upper structure beam, plate, column produce the large amount of crack; Be like again, the design of a high-rise building local uplift as high as 350 mm, between the columns appear 45 °destructive plate problems and the occurrence of regular crack which caused heavy losses of property and economic loss. This paper is aimed at these the cause of the accident summarized and analyzed.
Key words: the basement; Anti-uplift design; Resistance to water board
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1、基本概念说明
在地下室由于水浮力作用而引发的多起工程亊故中，可以总结发现，多数都是由于工程设计人员对地下水的作用认识不足，抗浮设计的基本概念不够清晰明确，常见因素可以简单的概括为下面几种情况：
1）设计过程中只重视地下室主要结构构件的设计，忽视了对整体抗浮验算的深入分析，忽视在施工过冲进行抗浮，简单认为地下室不可能浮起来；
2）在出现地下室底板裂缝、漏水的情况下，只是简单地认为是一般的工程事故，错误地判断为温度应力作用、砼施工质量问题等，没有考虑到地下水的原因；
3）对于那些基底为不透水土层地基的情况，深基坑在建设中又采用了多种方式进行联合支护，忽视水的浮力。

根据物理学常识，几万吨的大船可以在江、河、海中无阻碍地航行，由此可见水的是多么巨大。

在工程施工中，地下室可以看成是像一条“船”，地下室底板和侧墙形成一个密闭的船身，其水浮力的计算原理它浸泡在水中的体积乘以水容重，可见水浮力的作用非常大。

地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮，船身又不破坏，因此，地下室的抗浮设计应进行整体和局部抗浮计算和验证。

为了能够有效地防止地下室整体上浮，人们通常采用两种做法，一类为“压”，一类为“拉”。

当采用“压”的做法时，就可以利用建筑的自重来平衡地下室水的总浮力，当不能平衡时，必须增加“拉”的做法，即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。

不管是“压”，还是“拉”的做法，都必须首先进行整体抗浮验算，保证总的抗浮力大于水的总浮力。

工程上的局部抗浮验算，除了要对梁板墙柱结构构件的强度、变形和裂缝进行验算，还应该对局部抗浮能力进行验算，对于地下室面积比较大，且地上建筑为多栋高层或底层建筑的情况，这些建筑本身的自动就不够均匀，当上部的恒荷载较大时，就会使得该范围内的整体抗浮能力较高；但是，如果上部没有建筑，或者建筑不够多，就应该进行局部的分区和分块抗浮验算，特别注意关键部件的压力或者拉力是否能够其所受到的局部区域的浮力总值。

2、地下室的抗浮水位
施工勘察设计单位应该在提供的勘察报告中，对地下室的抗浮水位进行严谨计算，而设计人员也应该对勘察报告的相关数据和参数进行认真研读和分析。

但是，现实并非如此，通常表现出为如下四种情况：
(1)、勘察报告没有对抗浮水位进行明确规定，只大概描述钻孔的可见水位；
(2)、临近江河且具有透水层的建筑场地，只是按照一般的场地提出抗浮水位，没有认真考虑设计使用年限所受到的江河最高洪水位的影响；
(3)、实际中常常根据业主节约投资的需要，或者业主要求增设地下室后，原勘察报告在没有抗浮水位详细参数的情况下，也没有进行补充勘察，而是直接进行随意修改或确定抗浮水位。

(4)、对于坡地建筑，所提供的抗浮水位远高于建筑设计的地坪标高，设计人员没有进行认真分析，从而造成不必要的浪费。

在这几种情况中，第(1)、(2)、(3)种情况，都容易导致地下室因抗浮能力不够而使得结构破坏，第4种则容易导致不合理的设计，增大工程投资，从而造成资源浪费。

地下室抗浮水位是一个十分复杂的问题，地质场地土层差异性，场地地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，不过，应该认识到抗浮水位是地下室抗浮设计中一个决定性的参数。

3、抗浮验算中的重要问题
水浮力的分项系数和抵抗力的分项系数，以及抗浮锚杆钢筋抗拉工作条件系数、抗拉设计强度如何取值等等，都是目前在地下室抗浮设计中应该进行认证对待的问题。

在我国的不同工程施工规范中，对于水浮力和抵抗力中的分项系统的取值存在多种不同的定义方式，这样，就在实际应用中给设计人员的使用带来了不便和混乱。

根据《荷载规范》中的相关规定：抵抗水浮力的结构自重作为永久荷载，对结构有利组合时其分项系数γG取1.0是无争议的；此外，该项规范中还规定：对结构倾覆、滑移和漂浮验算，荷载的分项系数应按有关结构设计规范的规定采用。

通过多种相关结构设计规范的查询后可以发现，对民用建筑地下室的说民和定义中都没有涉及到该项内容，只有在《给排水工程构筑物结构设计规范》中对水浮力的可变载荷的分项系数问题进行了简单说明和阐述。

4、锚杆抗浮验算方法剖析
现在，地下室主要采用锚杆抗浮设计，存在2种不太正确的方法：
(1)、上部建筑结构荷重满足不了整体抗浮的要求，采用锚杆抗浮。

其计算方法为：总的水浮力设计值/单根锚杆设计值＝所需锚杆根数。

具体做法：底板下满铺锚杆，水浮力全部由锚杆承担，既不考虑上部建筑自重，也不考虑地下室底板自重可抵抗水浮力的作用，保守且不合理。

(2)、利用上层建筑自重和锚杆来进行共同抗浮，应该满足的计算公式为：（总的水浮力设计值－底板及上部结构自重设计值）/单根锚杆设计值＝所需锚杆根数。

在实施过程中的做法为：将每根锚杆都均匀地分布于底板下面，对于锚杆之间的距离可以根据底部面积和锚杆的根数来进行确定。

上面介绍的这两种抗浮设计方法，都出现了传力途径不清晰的错误。

从理论上说，不管采用“压”还是“拉”的方法来抵抗水浮力，水的浮力都是均匀地作用于底板，而结构抗浮力作用都具有不均匀性，并不是在整个地下室底板区域均匀分布的，可能是集中在一个点上或一条线上，因此，分析其传力途径和过程就显得非常重要。

参考文献
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