陈招平 杨辉
武汉卓尔建筑设计有限公司 湖北武汉 430000
摘要：本文结合实例对地下室抗浮力设计进行简单的探讨。
关键词：地下室；抗浮；设计验算
现代社会对停车位的要求越来越高，小区工程项目动辄两层地下室，对一些对车位要求更高的公建项目更是三、四层地下室都屡见不鲜，那么对工程设计人员来说，地下室抗浮就是一个避免不了的话题。
1、抗浮设计水位
众所周知，要进行地下室抗浮设计首当其冲的就是确定抗浮设计水位，只有确定了抗浮设计水位（即荷载效应部分），才能对地下室进行抗浮设计，包括抗浮稳定验算、抗拔桩、抗拔锚杆及抗浮底板等一系列结构计算。
《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72-2004第8.6.2条：场地地下水抗浮设计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失时，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。在南方滨海和滨江地区抗浮设防水位可取室外地坪标高；②场地有承压力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计水位的影响；③只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设计水位可按一个水文年的最高水位确定。
实际工程中一般取室外地面标高作为抗浮设防水位，而对于斜坡场地的抗浮设防水位则应考虑地下室地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室的影响。因一般斜坡地段水的排泄条件较好，如果只是简单地取一个最高水位，显然不是一个经济合理的选择，而应根据坡地场地的实际情况，勘察应提供一组呈坡度渐变的抗浮设计水位或根据室外场地标高确定抗浮设计水位，设计可根据所需验算的建筑所处的位置阶梯状取值。
2、地下室抗浮稳定验算
地下室抗浮设防水位确定后，首先需要验算的就是地下室整体的抗浮稳定问题，即建筑物做成后地下水位达到抗浮设计水位时能否扛得住水浮力的作用，计算公式如下：
Gk/Nψ.k≥Kw
当建筑物抗浮稳定不满足上述要求时，可采用抗拔桩、抗拔锚杆或压重等措施增加建筑物抗浮能力。采用抗拔构件平衡水浮力时应符合下式要求：
(nFb,k)/(Nψ.k-Gk/Kw)≥1
式中：n ─抗拔构件根数；
Nψ.k ——抗浮设计水位所产生浮力的标准值；
Gk ——建筑物自重（含压重）标准值；
Fb，k——单根抗拔构件抗拔承载力特征值；
Kw ——抗浮稳定安全系数，一般情况下取1.05。
地下室抗拔桩、抗拔锚杆设计
在设计的过程中，对于基底下土质不好，不能作为持力层而需要采用桩基来承担上部结构荷载时，抗压桩兼做抗拔就顺利成章了；而对于基底下土质较好，可以做独立柱基或者筏板基础时，地下室抗拔不满足时就需要设置抗拔锚杆。
3.1抗拔桩设计
某纯地下室如下图1所示，地下两层，层高分别为3.9m、3.9m，顶板上覆土1.2m，计算水头取室外地面，计算采用PKPM中的JCCAD软件。桩基采用Ф500管桩，桩长15m，筏板厚度500mm，承台厚度1200mm，桩基竖向承载力特征值Ra=1600kN,抗拔承载力Ra=500kN。
图1
计算中采用不同的模型（桩筏模型、防水板模型）、不同的抗拔桩刚度（抗拔桩刚度与抗抗压桩刚度比值）计算得出CT1底部配筋、柱上板带、跨中板带、柱底位移、跨中位移及桩抗拔反力如下表所示。
表1
从上表可以看出：①防水板模型承台底部钢筋明显大于桩筏模型，究其原因是因为防水板模型设定柱及剪力墙等竖向构件为固端，人为放大了整个房子的刚度，柱下承台弯矩起来后筏板配筋就明显减少；②两种计算模型均随着桩抗拔刚度的增加承台下部钢筋逐渐减小，而柱上板带上部筋及跨中板带上部筋均随桩抗拔刚度的增加而增加。
3.2抗拔锚杆设计
工程情况如上述，仅筏板下土层为老粘土，fak=200kPa，地下室上部结构荷载可以采用筏板基础，而抗拔采用锚杆，直径300，抗拔承载力特征值Ra=100kN，基础结构布置如下图2，采用JCCAD计算，计算结果显示可以得出上述抗拔桩一样的结论。
图2
结论
本文从现阶段设计中常见的抗浮问题出发，讲述了抗浮问题的抗浮设计水位、抗浮整体验算及抗拔桩及抗拔锚杆问题，并可以得出以下结论：
（1）抗浮问题是现阶段设计过程经常需要面对的问题，设计过程中应该因地制宜，根据实际工程的地质情况采取合适的抗浮方案；
（2）抗拔桩、抗拔锚杆的刚度对计算结构影响较大，设计过程中应根据当地实际地质情况及现场试桩结果综合取值；
（3）采用JCCAD计算抗拔桩、抗拔锚杆的过程中，桩筏模型是考虑上部结构及抗拔桩、抗拔锚杆实际刚度的弹性地基梁模型，计算结果更趋于合理，实际设计过程中应以桩筏模型为基础，适当考虑防水板模型情况下的柱下承台底部配筋，即对桩筏模型的柱下承台底部配筋适当放大。
论文作者:陈招平 杨辉
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年3月下
论文发表时间:2018/11/20
标签：水位论文; 地下室论文; 刚度论文; 模型论文; 锚杆论文; 场地论文; 承载力论文; 《中国住宅设施》2018年3月下论文;