小议高层建筑地下室抗浮设计

【摘 要】随着我国的经济不断的飞速发展，建筑业也在不断的进步。建筑业已成为国民经济支柱产业。在城市化率不断提高的情况下，一些大城市都转向于高层建筑，在高层建筑之下还要考虑到地下室的设计，这就需要考虑到地下室的抗浮设计了。抗浮设计要充分考虑到地下水位的影响，在地下室的结构安全设计中是非常重要的。

【关键词】高层建筑；地下室；抗浮设计

一、什么是抗浮设计

地下室的抗浮设计就是结合了地下水位与建筑物所承受的水浮力以及结构本身自重以及压重来进行综合考虑设计的一种方案。地下室的抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计。

因为高层建筑本身要求一定的埋置深度，而且随着人们生活水平的提高以及土地价格的飞涨，需要建造更多的地下车库及人们防空地下室，来解决了现在停车的问题和人防问题。人们对地下空间的开发越来越重视，要求也越来越高，在设计过程中要考虑的问题也多了。要确保在修建地下室和以后使用地下室时不因抗浮设计不满足而导致结构上浮或开裂。

在地下开挖大面积的空间本身就是一件难度系数较大的事，尤其是还要考虑到大面积范围与地下水浮力的平衡问题，在高层建筑中有很多的建筑设计采用的是整体裙房或者是纯地下结构的设计，在地下室的埋深越来越深。在地下室中水的浮力会对地下室的结构产生很大的影响，所以在地下室结构设计时应对地下室的水浮力进行计算。对计算结果与建筑设计的方案相结合就会设计出一套适合此建筑群的地下室设计。

二、地下室抗浮设计所面对的问题

对于目前地下室所面对的问题就是地下室的水浮力问题了，地下水浮力对地下室的抗浮能力有着很强大的反作用，若是地下水浮力大于了地下室的抗浮能力，那么就会出现地下室上浮的情况。所以对于地下室来说，准确的计算出地下室的抗浮力对地下室的工程有着很大帮助。

以前我国的抗浮设计的主要设计方案就是压重法，但是随着时间的变迁越来越多的企业对抗浮的问题采用了其他比较有用的办法，比如说抗拔桩的采用。但是在实际运用中也慢慢的发现抗拔桩的一些缺点，抗拔桩的裂缝控制和耐久性设计逐渐的表现出一些缺点，还有抗拔桩在与基础的变形协调等问题中也没有得到相应的重视，所以抗拔桩在运用也是有很多的问题的。在设计中逐渐的出现了另一种抗浮设计-----抗浮锚杆。在抗浮锚杆的运用中就会发现抗浮锚杆有较好的受力能力，但是在对抗浮锚杆的可靠性和对其构造的要求都没有一个比较清晰、明确的要求与认识，在对抗浮锚杆的推广上具有很高的难度，所以在市场上对抗浮锚杆的销售也是不多的。

在结合了抗浮桩和抗浮锚杆这两个设计的优点、缺点来看，抗浮设计所面对的问题主要是以下几个方面：

（1）地下水浮力的计算

在地下室的设计当中主要对是要对地下水浮力的计算要详细而明确，但是由于我国现在对地下水浮力计算方面的严重匮乏，所以在计算方面的人才也是严重的欠缺。在对地下水浮力的计算当中也有一部分的原因是因为对现有的地下水浮力的规范的不明确，这些问题综合到一起之后就会发现抗浮计算给抗浮设计带来的困难。

（2）还有就是对地下水的水位的调查与预测

在对地下水浮力的计算的时候也是要先对地下水水位的调查，地下水位的准确度是为了更好的找到地下水的出水源，在水位的地方也可以更好的计算出在这个水位的浮力，甚至可以更好的预测出地下水的出水量。但是由于地质勘察上的一些匮乏，在对地下水位的调查与预测的时候出出现调查结果不精准，预测的结果有偏差等情况。

三、地下水水位的确定方法

由于对地下水调查和预算时得出的不精确结果，在对地下室抗浮设计时就会出现很大的问题。在地下水分布、补给、排放等诸多因素的影响下地下室的抗浮设计就面临许多的问题。

为了能够更好的解决这些问题我们在对其进行调查与预测的时候就需要进行一下等工作：

（1）地下水位的调查一般都是进行的现场勘查，在通过现场勘查的时候要对水文地质进行仔细的勘察，在分析出实测含水层的分布规律的结果后，要更详细的分析出这块地所赋存的条件。在对勘察的结果与赋存条件中要很好的结合土地的地址特点以及地貌、地形，在设计抗浮设计的时候才可以更好的判断出抗浮设计的重点方位。

（2）在对这一片土地进行勘查的时候可以同时对周边的区域进行水文地质条件的勘察，在了解了这片土地的地址构造以及地下水的通连情况与补给规律时，就会更好的得出地下水与区域性水文地质条件的关系。在了解了这片土地的水文条件中要分析出地下水的通连情况，因为水具有流动性，在地质相同的地下可以随意的流动，就给勘测人员带来了一定的困难，但是若是很好的分析出来水文条件就会很好的限制了流动水资源所带来的问题。

（3）对地下水的变化要有很好的掌握，在面对各个层次的水的变化趋势以及相关的条件，尤其是要主意水在不同季节的变化情况，还要对最近几年历史水位的最高水位的调查与分析。水是变化多段的，在每一个地质层次的不同方面就会有不同的水流趋势，它所变化的条件也是不同的，尤其是水在不同的季节具有不同的情况，面对这些问题要主意水的变化情况以及变化的区域，尽量在水发生变化之前就采取措施，避免不必要的情况发生。在对这片土地的历史水位的调查中可以得预测出水位的大概水流量以及可能发生的情况等。

（4）在对今后流域的变化的了解以及预测。随着天气的变化以及人为对大自然的破坏，环境也是越来越叵测了，现在许多的地质情况也是在不断的方式变化。为了能够更精确的预测出地下水位的情况首先就要很好的了解流域的变化。在面对预测流域的时候适当的对流域做出变化的推测，是为了防止在以后的发展中环境的变化会对水流量以及水流方向产生变化，最后造成大面积的水位上涨，对地下水浮力的一个变化使得地下室抗浮的设计出现损耗。

（5）准确的取得精确的地质资料，仔细的分析数据，认真的制定出一套适合的抗浮设计方案。尤其是在一些地区较为复杂的地方，对取得资料是相当的困难，但是呀想很好的完成对地下水位的调查与预测就要有准确的自立于数据，在我国专业地质人员的缺乏的状态下就更要努力的完成对地质勘测的任务。在对数据的分析结果中显示出来的成果在一定的意义上是对高层建筑群修建的一大重要事项，在对地下室抗浮设计是非常重要的环节。

四、高层建筑地下室抗浮设计注意事项

高层建筑地下室抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计，工程师在设计时应根据工程的具体实际特点，选择合理的计算条件，充分考虑地下水对建筑的影响，应注意：

1.整体抗浮设计需用抗浮水位，局部抗浮即防水底板的配筋计算需采用设计水位。

2.整体抗浮设计需用荷载效应的标准组合，即采用荷载标准值，抗浮荷载不考虑活荷载，荷载分项系数取1.0，局部抗浮即防水底板的配筋设计需用荷载效应的基本组合，水浮力按活荷载考虑，荷载分项系数取1.4。

3.抗拔桩布置在柱下，枯水期地下水位较低，作为框架柱的基础，此时桩身受压，丰水期地下水位较高，作为抵抗水浮力的抗拔桩，此时桩身受拉。

4.抗拔锚杆一般和柱下基础结合设计，仅仅起到抵抗水浮力的作用，一般布置柱下独立基础底部及防水底板上，可以减少防水底板的配筋。

5.设计图上还要注明施工到第几层方可停止降水，这个计算与整体抗浮计算一施工的结构自重大于水浮力时才可停止降水。

总结

地下室的抗浮设计在一定程度上是对地下水的浮力的一种计算一预测的问题，在地下室所受的浮力大于建筑抗浮能力时就会出现建筑群上浮的危险情况，所以对地下水的浮力预测与计算是相当重要的。现在很多的地下室都是运用在停车方面的，需要大柱网，所以地下室的支撑的柱一般来说也较少，这也是要加强抗浮设计的一个重要原因，在对地下室的抗浮设计中要结合地下室的用途以及建筑布置和地质条件来考虑制定设计方案，要充分结合所测出来的数据与结果，制定出适合高层建筑地下室抗浮设计。