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摘要：抗浮设计是地下室结构设计的重要内容，单层地下室已经是高层建筑的标准配置，多层地下室也愈发常见，埋深越大，水浮力越大，抗浮设计难度越大。抗浮锚杆作为一种抗浮措施，就近抵抗水浮力，避免底板地梁等其他构件内力配筋增大，有其独特的优点。本文通过工程实例，介绍抗浮锚杆的设计过程。
关键词：高层建筑；地下室；抗浮锚杆
1、适用规范：
《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086 – 2015），《建筑地基基础设计规范》（GB50007---2011），《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013。对于锚杆估算，可以参考《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013），岩土分类比较细致，参数比较齐全，也可以参照《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:2005）估算锚杆抗拔力。
2、水浮力分项系数：
各规范对水浮力分项系数的规定不尽相同，详见下表：
一般认为抗浮水位在一定时间内是稳定的，所以建筑工程建议按建筑结构荷载规范（GB50009-2012）的规定，水浮力按永久荷载考虑，水浮力分项系数γw取1.2。作用在底板上的净反力可按下式计算：qd=γwqwk - qk，其中qwk为水浮力标准值，qk为底板及其上覆土自重标准值之和。
3、地下室抗浮设计水位的选取：
抗浮设计水位的选取是首要问题，直接关系后续设计。抗浮设计水位一般由岩土勘察专业提供，结构设计师取用前应结合工程实际情况深思熟虑，如觉得不合理，必须及时反馈各方，共同商讨确定后再实施后续设计工作。
（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乏时，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；
（2）场地有承压水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防水位的影响。
（3）只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。
4、单根锚杆的设计计算：
（1）地勘资料
（2）整体抗浮验算：
抗浮水位取室外地坪下0.5m，地下室防水板底标高-8.50m
经计算，总自重G=45 kN/m²<1.05*10*(8.50-0.50)=84 kN/m²
锚杆需提供抗浮力标准值=84-45=39 kN/m²
抗浮锚杆的布置方式有：集中点状布置、集中线状布置和面状均匀布置，本工程采用面状均匀布置，每个柱跨内布置20根锚杆：
单根锚杆抗拔力标准值Nak=39*8.1*8.1/20=127.9kN
单根锚杆抗拔力设计值Nt=1.3*Nak=166.3kN
5、锚杆杆体截面计算：
（1） 根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:2005）第7.4.1条
As1 = Kt * Nt / fyk
= 1.6*166.3*103/400 = 665 mm2
（2）根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第8.2.2条
As2 = Kb * Nak / fy
=2.0*127.9*103/360=711 mm2
As=Max{ As1，As2}=711 mm2，锚杆杆体选用318（实配763 mm2）。
6、锚固段长度计算：
（1） 根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:2005）第7.5.1条
La > K * Nt /（πD fmgψ）
=2.0*166.3/（3.14*0.15*90*1.3）=6.04m
La > K * Nt /（nπdξ fmsψ）
=2.0*166.3/（2*3.14*0.018*0.7*2000*1.3）=1.62m
（2）根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第8.2.3条，锚杆锚固体与土层间的长度：
La > K * Nak /（π•D •frbk）
=2.4*127.9/（3.14•0.15•120）=5.43m
5.3 根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第8.2.4条，锚杆锚固体与砂浆间的长度：
La > K * Nak /（n•π•d •fb）
=2.4*127.9/（2*3.14*0.018*2.4*103）=1.13m
La取以上较大值，La=5.57，锚杆设计长度取整为5.6m。
7、锚杆裂缝计算
锚杆按轴心受拉构件计算裂缝宽度，根据《混凝土结构设计规范》（2015年版）（GB50010-2010）第7.1.2条：
其中，αcr=2.7，Es=2.0*105 MPa，cs=25mm
计算得：ρte=0.0243，σs=167.63N/mm2，deq=18mm，ψ=0.779
ωmax=2.7*0.779*
*（1.9*25+0.08* 
）
=0.188mm < 0.20mm，裂缝宽度满足规范要求。
8、结语
（1）抗浮水位的选取是高层建筑地下室结构抗浮设计的首要问题，也是结构设计安全经济的前提，必须格外重视。
（2）结合各规范的规定，建筑工程中水浮力按永久荷载考虑，水浮力分项系数γw取1.2。锚杆拉力设计值一般可取标准值的1.3倍。
（3）抗浮锚杆布置灵活，十分利于工程整体抗浮设计时协调变形。且锚杆对水浮力就近消化，传力清晰，有效减小底板地梁等其他构件的设计工作量。
参考文献：
[1] GB50330-2013 建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013。
[2] CECS22:2005 岩土锚杆（索）技术规程[S].北京：中国计划出版社，2005。
[3] GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012。
论文作者:楼增辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：锚杆论文; 浮力论文; 水位论文; 地下室论文; 岩土论文; 工程论文; 技术规范论文; 《基层建设》2018年第1期论文;