抗浮设计论文范文

抗浮设计论文范文第1篇

地下结构抗浮验算

1)在地下结构施工阶段,应根据施工期间的抗浮设计水位和抗力荷载进行抗浮验算[3],特别应考虑暴雨的影响,采取可靠的降、排水措施，满足抗浮稳定要求。

2)在地下结构使用阶段,应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。

3)抗浮验算的公式。抗浮验算除有关现行国家或行业规范规定外一般采用以下公式进行验算。G/S≥K(1)式中:G为结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和，不包括活荷载;S为地下水对地下结构的浮力标准值;K为地下结构抗浮安全系数,一般取1.05。

常用的地下结构抗浮措施

当地下结构抗浮验算不满足公式(1)要求时,必需采取适当的抗浮措施,保证地下结构的安全。常用的方法有:加大结构自重法、利用顶盖覆土、底板外挑、设置抗拔桩、布置抗浮锚杆、底板下释放水浮力的方法。常用的抗浮措施一般设计与施工结合不是很紧密,安全可靠,但未考虑施工阶段必要的一些措施,经济性较两者结合考虑要差,同时工期相对更长。

地下结构特殊方法抗浮工程案例

1)利用基础基坑支护进行抗浮设计。地下结构的施工通常需要开挖较深的基坑，在无法放坡开挖的情况下,往往需要进行基坑支护。基坑支护常常采用挡土挡水结构,有桩基础、有土钉墙;形成了很强的挡墙,通常作为施工阶段一次性使用,将基坑支护结构与地下结构结合考虑,用作抗浮经济效益十分可观。广东韶关某冶炼厂污水零排放工程关键项目,10m深的全厂雨水收集池，就是设计时考虑到施工过程必须采用嵌岩排桩基坑支护,利用在排桩中植入抗剪钢筋,并利用嵌岩排桩基坑支护作为污水池侧板外模,把抗剪钢筋与侧板浇为一体,通过抗浮验算,完全满足抗浮要求,节省了巨额的配重抗浮费用。工程已经投入使用6年,安全可靠。

2)利用施工过程形成的隔水层进行抗浮。在地下结构基坑回填方案和材料会直接影响地下结构的抗浮能力,尤其表现在以隔水层土质如粘性土和粉土为基础底板持力层的地下结构,而且地下潜水位低于基础底板。在地上室外墙与基坑侧壁间采用三、七灰土等不透水材料进行回填,地表排水良好,而且在一定范围内做好隔水层,地下室可不做抗浮设计。否则,同样要考虑上层滞水浮力作用。江西德兴某矿山的原料库为地下结构,地上有钢结构顶盖,建设在半山腰上,原料库的底板大大高于地下水位,并全部在挖方区。设计未考虑抗浮设计，施工过程中，在底板、侧板施工完成后,施工方未按设计回填不透水材料,恰逢大雨,山上的雨水涌入施工场地,造成地板和侧板开裂漏水。通过现场查勘分析,上层滞水浮力作用是破坏结构的主要原因,混凝土浇筑质量是次要原因。因此，采用在侧板四周进行注水泥浆形成不透水层施工，地表一定范围内进行硬化,并做截水沟进行处理,处理后效果良好。

3)利用底板下地基处理的毛石混凝土增加配重。建造在山区低洼地带的地下水池，常常需要进行换土地基处理以获得必要的承载力和控制不均匀沉降，进行抗浮设计时就可以利用回填毛石混凝土，在毛石混凝土底部设拉筋与水池钢筋混凝土底边拉结,使之成为水池结构的配重,同时取得地基处理和结构抗浮的双重功能。该方案在江西省污水处理工程中采用,充分利用了当地山石资源,取得了良好的经济效益,加快了建设速度。

结语

抗浮设计论文范文第2篇

关键词：构筑物抗浮设计

目前，在抗浮设计上，主要采用抗与放的方法。所谓抗，即是配重抗浮、锚固抗浮；所谓放，即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法，尚应根据工程的具体情况而定，同时还应着重考虑对工程造价的影响。下面就各种抗浮方式进行探讨并做经济分析比较。

一.抗浮方式的探讨：

1.配重抗浮：小型水池一般不需要配重抗浮，因其池壁相距

较近,再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(规范未计入以策安全)，抗浮安全系数很容易满足规范要求。

砼的缺点之一是自重大，但事物均有两面性，抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级砼压重；二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一、二种方法的优点是简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小,投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时,本方法将会增加工程量使土建造价提高，原因是配重部分要扣除浮力，导致配重部分的厚度增大；较大的埋深也将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼压重的方法，将会使壁板的计算长度H加大，而壁板根部的弯矩值与H是平方关系,这样会使壁板根部的弯矩值增长较快，弯矩值较大时，板厚和配筋也会相应增大；如采用较厚的钢筋砼底板的方法，其工程量与设低等级砼压重相差不多，壁板的弯矩值虽小，但底板的钢筋用量会有些许增加；如采用底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。

2.锚固抗浮：锚固抗浮一般有两种方法：

a)锚杆：锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，也有采用土锚技术的，也有采用短锚加扩大头技术的。锚杆的直径一般为150~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力问题，当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状态，当构筑物满水时，锚杆又处于受压状态，锚杆的底端类似于桩端，锚杆在反复拉压状态下的工作性能有待进一步的实验研究；二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满、如何避免断杆等都是施工难题，尤其是锚杆较长时，不如配重抗浮来得简便。三是适用性，当地下水对钢筋有侵蚀性时,细锚杆的耐久性问题不易解决,这将在一定程度上限制其适用性。

b)抗拔桩:抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，桩型可采用灌注桩或预制桩，桩径一般为400mm，也可采用方桩，桩距和桩长应通过计算确定，桩距不宜过大，否则会增加底板厚度，桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题，但其施工较简单，耐久性亦比锚杆容易得到保证。

3.降水抗浮：这是抗浮设计的另一条思路，即不硬抗，而采用放的方法。具体做法是在构筑物底板下设反滤层，在构筑物周围设降水井，降水井和反滤层间用盲沟相连，当构筑物因检修设备而需要放空时，可在降水井内抽水使地下水位降至底板下，从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计，当土的颗粒较细时，应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层，引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低，因采取了抗浮措施，构筑物的设计可按无地下水时考虑。当地下水位很高且地基土较软时，采取降水抗浮措施可大大降低工程造价。但降水抗浮也有其缺点，第一是可靠性，虽然构筑物在设计使用年限内放空检修的时间很短，但每年也有一二次，如反滤层被堵塞，则水位很难降至底板以下；第二，如果遇到非正常排空，将会发生构筑物上浮事故。当然，在排水工程中，可采取适当的措施，在非正常排空时使地下水自动进入构筑物内，提高构筑物的可靠度。

4.观察井抗浮：和降水抗浮相似，只是不设反滤层，利用地

下水的涨落安排构筑物放空检修的时间。方法也很简单，在构筑物周围设若干观察井，井内标示可放空检修的临界水位线，如在一个时期内地下水位低于临界水位，则可放空检修。应该讲，在地下水位涨落差较大的地区采用本方法，是所有抗浮方法中土建工程造价最低的。其缺点是检修时间不灵活，且有一定的管理成本，非正常排空亦有可能发生上浮事故。

二.经济分析比较：

例：某排水工程终沉池,内径40m,池净高5m,地下水位距池底板顶3.0m。抗浮方法分别为：1.配重抗浮（设较厚的钢筋砼底板）；2.抗拔桩抗浮；3.降水抗浮；4.设观察井抗浮。其工程量分别为：

1.配重抗浮：

挖土方：2508m3；3.86×2508=9681元

素砼垫层C10：134m3；145×134=19430

钢筋砼底板C25：2904m3；460×2904=1335840

预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810

2.抗拔桩抗浮：

挖土方：200m3；3.86×200=772

直径400mm沉管灌注桩，长12m：150根；548×1.51×150=123892

素砼垫层C10：134m3；145×134=19430

钢筋砼底板C25：594m3;460×594=273240

预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810

3.降水抗浮：

挖土方：200m3；3.86×200=772

素砼垫层C10：134m3；145×134=19430

钢筋砼底板C25：413m3;501×413=206913

预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810

反滤层：726m3;59.5×726=43197

降水井：4座；1521×4=6084

4.设观察井抗浮：

素砼垫层C10：134m3；145×134=19430

钢筋砼底板C25：413m3;558×413=230454

预应力砼池壁C40：190m3;899×190+40000=210810

观察井：3座；1521×3=4563

其土建工程造价(直接费)分别为：

1.配重抗浮：1575761元

2.抗拔桩抗浮：628144元

3.降水抗浮：487206元

4.设观察井抗浮：465257元

——依据1999年全国市政工程定额。土方工程量为相对量。

抗浮设计论文范文第3篇

【关键词】地下水，建筑结构，设计，危害，探讨

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

一，前言

在进行建筑结构设计中，地基设计是最为重要的部分，地基的稳定将直接关系到后续施工中整个建筑的工程质量。但是，在建筑结构设计中，会因为地质地貌的差异，土质，地下水的水位，升降情况等多个方面的影响，而使得建筑结构的设计变得更加艰难。地下水的浮力，压力会在建筑水位升降中，对整个建筑结构产生强大的反力作用。因此，在进行建筑结构设计中，要研究地下水的蕴藏情况，埋藏条件，存在情形和周围地质的关系，要重视地表水对施工的抗浮影响，潜水的工程抗浮，结构支撑于地基的抗倾稳定验算等的主要地下水等多方面的因素，探究地下水对建筑结构设计的危害，在此基础上做出科学合理的设计，对保证整个工程的顺利进行，保证施工的质量有着十分重要的意义。

二.建筑结构设计和地基基础设计简述

1.建筑结构设计概念和重要性

建筑结构设计就是在遵守建筑结构设计规范的基础上，在综合考虑到建筑功能，并对施工地点的地质水文条件做出准确勘探的条件下，对建筑结构的梁柱，地基等承重构件做出科学合理规划的过程。

2，建筑结构设计的重要意义

在我国，进行建筑结构设计时候，必须勘察其地质条件，据建筑的用途和地质条件，确定抗震等级，并综合考虑到各种建筑构件的科学组合，避免组合上的缺陷，同时，要对建筑结构构件的承载力和相关的极限状态做出验算，保证整个建筑结构的承载在极限范围内部。科学合理的建筑结构设计，不仅仅是后续施工的基础，更对整个工程有着十分重要的指导作用，将直接关系都工程的质量和成本控制。因此，找出影响建筑结构设计的因素，并作出科学合理的控制措施，是整个工程顺利进行的关键。

三，地下水对工程建筑的危害探究

1.地下水水位变化对建筑工程的危害

地下水的水位一般会受到降水，季节变化等因素的影响而产生水位的升降，地下水位的上升下降，会对整个建筑结构的设计产生极其消极的影响，。首先，当水位上升的时候，不仅仅会造成地震沙土液化速度加快，规模扩大，更会使得建筑结构下的岩土发生断裂，变形扭曲，滑坡，崩塌等多种地质灾害，严重降低了整个建筑结构中基础地基的承载能力，不利于整个建筑结构的稳定，不利于整个建筑结构抗震性能的增强。其次，地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。最后，地下水的冻胀也会对建筑结构的设计产生消极影响，主要表现在，当冻胀的地下水升温使得水浸湿和软化岩土时候，会使得地基土质的强度会大幅度降低，使得建筑物的沉降幅度变大，地基容易发生很大幅度的变形，造成建筑结构的稳定性差。

2.地下水会对建筑物的建筑构件造成很大的侵蚀性。地下水会对建筑构件中的混泥土，可溶性石材，和建筑主体中的管道，金属构件等造成很大的腐蚀和侵蚀，不仅仅会加快各种构件的老化，寿命缩短，更大幅度降低了整个建筑结构的稳定性和刚度。

3.地下水的水力状态容易发生改变，会使得在饱和的砂型土质的建筑结构设计变得更为艰难。当水力发生变化时候，土质的效应力大幅度降低，容易形成流砂，使得建筑结构下的土体发展流动，造成地表地基的坍塌，威胁建筑结构的稳定。

四，地下水对建筑结构设计的受力影响

1，地下水对地基基础设计中应力计算的影响

在建筑结构设计中，最关键是要确保地基的稳定，进行地基设计时候，首先要做到的就是要精确计算出自重应力和附加应力。在计算地基任意深度的自应重力时候，要以地下水位为分界线，地下水上面的土质，一般采用的是土质的自重应力。如果地基位于地下水的下面，那么，地基在水下的砂性土需要综合考虑到地下水的浮力作用。如果还是粘性土质则变得更为复杂，需要根据不同的情况而定，一般认为，如果在地下水下面的粘性土质的液性指数不小于零，那么，此时土质会是一种流动的状态，每个土质颗粒之间有很多自水，这种情况下，土体便受到了地下水的浮力作用。因此，在进行地下水位之下的自重应力的时候，要根据实际情况，综合考虑，分析确定是否需要将地下水的浮力纳入其中。如果液性指数在零之下，那么土质会保持在固体的状态，土质就不会受到地下水的浮力，在实践操作中，一般都会按照不利的状态来进行综合考虑分析。

2.地下水对天然地基承载力的影响

在建筑结构地基的设计中，要做好天然地基承载力的计算，地下水对地基有着十分重要的影响作用，一般而言，都会表现在两个方面，其一，位于地下水位之下的土质，会很容易失去表观凝聚力，而这种凝聚力多半是由毛细管和弱结合水所形成的，当失去凝聚力的时候，会使得土质的凝聚力大幅度降低。其二，当受到地下水的浮力时候，土质将会很大程度的降低了自身的凝聚力，也因此会使得建筑结构设计中地基的的综合承载力变弱。在实际建筑结构设计中，都会假设地下水水位上下的土质强度都是一样的，只是单一的考虑到地下水的浮力对土质的承载力产生的影响，当建筑结构设计的地基持力层在地下水位下面，而且不具有透水性，那么，不管基底上层的土质是否具有透水性，都统一使用保护重度，当地基的持力层具有透水性的时候，可以将有效重度纳入范围。

五，抗浮设计方案与具体措施

除箱形基础和内部无柱的地下构筑物外，采用片筏基础的地下室的结构一般难以满足整体抗浮的刚度和强度要求，故将地下室划分为若干结构单元进行抗浮验算是合理的，抗浮设计需结合结构单元抗浮验算的结果选择或调整结构抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有：

1.主体工程采用桩(挖孑L桩除外)基础时，单层地下室或裙房地下室可用桩协助抗浮，因为受地下水变化的影响，该桩可能抗拔也有可能承压。

2.主体工程采用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载(如覆土)抗浮，或将单层地下室和裙房及裙房地下室的结构处理成垂直荷载作用下的子框架结构支承于主体结构上，由主体结构协助抗浮。后者需修正原设计对应于子框架的梁柱内力与配筋和主体结构中支承子框架的节点的梁柱端的内力和配筋，修正的原则是取二次设计中承载力大的配筋和截面。主体结构离支承子框架节点较远的梁柱端内力受影响较小，一般可以不必修正。

3.抗浮锚桩协助抗浮。抗浮锚桩的结构设计方法基本上同锚杆，适用范围比较大。常用于大空间、大面积的单层地下室或裙房地下室及地下构筑物抗浮，当水压力较大时，用分布抗浮锚桩无梁地下室底板的方案易于设计且比较经济。

4.地下罐体的抗浮设计应注意其基础或基墩在地下水的影响下可能受压也可能受拉，要做两个方向受力的强度验算。

5.在必要时要做抗拨桩或抗浮锚桩的拨和压的双向受力验算，承压验算宜考虑桩土协同工作，桩主要起抗倾斜作用，注意抗浮验算单元应与协助抗浮的方案吻合，位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力，悬挑出室外的地下室底板可以适当考虑上面覆土的内摩擦角按倒梯形截面计算抗浮力，抗拔桩和抗浮锚尽量布置在柱、墙下或对称布置在柱下，共同形成基础梁的支座，可以使抗拔桩和抗浮锚桩的受力均匀。当基础梁的刚度较小时，要避免跨中抗梁的内力计算，因基础梁的竖向位移刚度从柱下至跨中各点不相同，所以布置在基础梁跨中的抗拔桩和抗浮锚桩对基础梁跨中是新约束，应注意计算简图的处理，调整基础梁的配筋，工程地质勘查应考虑协助抗浮的抗拔桩和抗浮锚桩的布置方案对桩长的影响。

六，结束语

建筑结构的设计关系到整个建筑工程的后续施工，关系到整个建筑工程的工程进度，工程成本控制和工程质量的保证。加强地下水对建筑结构设计影响的研究，找出地下水浮力对地下室和建筑物结构施工设计的重要影响方式，和发生原因，有助于建筑结构设计的科学化和合理化。地下水是建筑结构设计中无可避免的载体，水压力和地下水的浮力都会优先于地基对建筑物的结构产生反力作用，因此，在建筑结构设计中，要对地下水这一最重要的影响因素做出深入研究，这是保护地基稳定的关键环节。同时，通过探究发现，地下水主要还是通过影响到建筑结构设计中的基础设计的受力，主要是建筑结构的自应重力和建筑结构的承载力，要从建筑结构设计中的抗浮力上面加以改善和修正，尽力保证建筑结构设计的合理性和科学性，保证工程的质量。

参考文献：

[1] 陈晓坚 地下水在建筑结构设计中出现的问题探讨 [期刊论文] 《广东科技》 -2010年8期

[2] 黄加志 浅见建筑结构设计施工中地下水的问题对策 [期刊论文] 《科技资讯》 -2008年15期

抗浮设计论文范文第4篇

【关键词】高层建筑；结构设计；问题

高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物，是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础。地下室的结构设计过程错综复杂我们应以遵循安全、适用和合理的原则，及合理的设计为前提，进行全面考虑，把问题减小至最低或消除，以使建筑地下室结构设计工作发挥其最大的经济作用和社会效益、战备效益，最后达成设计要求。

一、地下室的抗裂问题

地下室的抗裂措施由于地下室的混凝土体量较大，而有些地下室长度超过了结构伸缩缝的最大间距，混凝土的干缩和施工期间的水泥水化热将会导致墙体及楼板的裂缝。设计过程中一般可采用以下措施：

（1）设置施工后浇带后浇带作为混凝土早期释放约束力的措施已得到广泛应用。

（2）采用补偿收缩混凝土在混凝土中掺入UEA等微膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消其收缩值，从而达到控制裂缝的目的。

（3）提高构件的抗拉性能增加外墙水平分布钢筋的配筋率，减小钢筋间距。

二、地下室外墙的结构设计问题

地下室结构设计的重中之重是地下室外墙的设置，设计时以下几个问题需特别注意。①静止土压力系数。根据试验确定静止土压力，当无法进行试验时，粘性土可取 0.5～0.7，砂土可取0.34～0.45。②荷载。地下室外墙的荷载包括两部分，一部分是水平荷载；一部分是竖向荷载。水平荷载一般是效静荷载主要包括：侧向土压力、地面荷载和人防等。竖向荷载则由地下室本身的重量及楼层的传重。在实际应用中，竖向载荷和风载荷以及地震产生的力是难以控制的。墙体配筋则是由垂直于墙面的水平载荷形成的弯矩决定的，并且竖向载荷的压弯作用一般不予考虑。③地下室外墙的配筋计算。实际设计应用时，在带扶壁柱的外墙配筋计算方法是按双向板计算配筋，而不是根据扶壁柱的尺寸大小来计算。

而扶壁柱不是按外墙双向板传递荷载算其配筋，而是根据地下室结构的整体电算分析结果来配筋。这样设计会使外墙竖向受力筋配筋偏少、扶壁柱配筋不足，而外墙的水平分布筋过多。在计算地下室外墙的配筋时，除了垂直于外墙方向部分有钢筋混凝土的，内隔墙之间有相连的外墙板块或者扶壁柱横截面积较大的外墙板块需要用双向板计算之外，其他形式的外墙通常都按竖向单向板计算配筋。竖向载荷小的外墙扶壁柱，无论是外墙转角处还是内外侧的主筋部分都需做适当的加强。扶壁墙的截面积的大小则是界定外墙水平分布筋的依据。在计算地下室外墙时底部支座应固定，并且它的厚度要和配筋量匹配。侧壁的抗弯能力比底板的大，而弯矩则和底板相等。

三、混凝土浇注问题

墙板混凝土浇注一般采用赶浆法，混凝土的流向是不可控制的，可能在这里施工时，混凝土已经流到十几米之远，特别是顶板和墙板同时浇注，此现象更为严重，等浇注到那儿，可能已经初凝已过；还有顶板和墙板一起浇注，必须先浇注墙板，等墙板混凝土全部完成后，再进行顶板浇注，应该没有多大的问题。

浇筑混凝土应合理安排施工计划及工序，合理留置施工缝，浇捣混凝土应连续进行，当必须间隙时应缩短时间，并应在前层混凝土凝结前将上层混凝土浇捣完毕。混凝土运输、浇筑和间歇允许时间如下：混凝土强度等级

另外，混凝土一次下料不能过厚、不均匀、不对称。混凝土下料不均匀、不对称，影响混凝土的振捣顺序，尤其是混凝土墙板的门洞口处，如果下料不对称，混凝土的侧压力不均匀，容易将内模挤压偏位，同时混凝土一次下料过多，浇筑层过厚，振捣作用长度、半径不够，混凝土容易漏振、不密实，产生蜂窝、孔洞。

四、 地下室抗震设计问题

高层建筑的抗震性能好坏与否与地下室的设计关系重大。提高高层建筑的抗震要求，地下室与地上部分的筑墙必须相一致。而且地下室的埋深也有要求，地下室的埋深要大于地上部分的高度时，其层数可不予考虑，这时算高度时才可从上部地面开始算。为了提高抗震性能，顶板必须要求可作为上部结构的嵌固部位。若地下室顶板为无梁楼盖和顶板内外板标高超过梁高变化引起错层这两种情况时，必须进行一定的处理使其能够作为上部结构的嵌固部位。

五、抗浮、抗渗及控制问题

地下室结构设计中尤其需注意只有地下室部分和地面上楼层较少时的抗浮计算，采用桩基时需计算桩的抗拔承载力。根据《荷载规范》相关规定计算强度和计算抗浮是荷载分项系数的取值是不一样的，计算强度时取1.0，计算抗浮时去0.9。地下室抗浮设计影响的因素很多，主要依据是地下水位及其变幅，并且实际设计中往往只考虑其极限状态，而施工过程中出现抗浮不够导致局部破坏，往往是对施工过程及洪水期不够重视引起的。

对于那些地下空间很大的高层建筑而言，塔楼部分的抗浮一般不会有问题，出问题的往往是其裙房和纯地下室部分。针对这种情况，通常有以下解决措施：①确定科学合理的抗浮设防水位；②通过某些方法间接降低抗浮设防水位，如尽量提高基坑坑底的实际标高；③设置一些抗浮桩；④尽可能增加地下室的本身的重量。

地下室设计是一项复杂的工程，除了满足受力要求外，抗渗技术也是一个非常重要的要点，如若设置不当，可能造成地下室成。由于钢筋混凝土结构不是致密的往往外有裂缝，抗渗效果不是很理想，要想完成抗渗的目的，通常还需采取以下措施：①设置膨胀带。混凝土中本身具有膨胀剂，但其早期变形收缩仅靠其本身的膨胀剂变形不能达到理想效果，通常大于60m时就需设置一定长度的膨胀带来补偿，才可达到混凝土的无缝施工；②加强钢筋混凝土的抗拉能力。在浇筑混凝土时要使用抗变形的钢筋。由于侧壁受底板和顶板约束，上下部所承受的力不一样，使得混凝土上下膨胀收缩不一致，为了抵消这部分差异，要在侧壁增加水平温度筋强化混凝土面层，或者墙的中央设置一道暗梁增加其抗拉能力。除了这些措施之外，对混凝土的养护也格外重要；③设置后浇带。混凝土早期膨胀收缩时需释放约束力，后浇带技术很好的解决了这个问题。同时后浇带技术也已经可以很好的解决长久性的变形缝，并且已经得到了广泛的应用。

六、结语

总之，建筑地下室的设计是一项专业性极强的工作，涉及到的工序和领域较多，具有复杂性。因此，设计要坚持在满足基本功能的基础上，做到安全稳定，经济合理。既可以满足高层建筑地基深埋的要求，也可以防止地下室的渗漏，有助于地下室功能的更好发挥。

参考文献：

[1] 董萌，秦忠尧. 浅谈对规范中对地下室部分的理解及设计中所出现的问题[J]. 科技信息（科学教研）. 2008（01）

[2]吴仲平 基于高层建筑地下室结构设计的分析 [期刊论文] 《广东建材》 -2012年5期

抗浮设计论文范文第5篇

【关键词】抗浮锚杆；水浮力；抗拔力；布置方式;注意事项

【工程概况】

笔者在深圳做的某工程为大底盘带多塔的结构。塔楼下的地下室由于塔楼自身的重量能够满足抗浮的要求，现着重讨论上部没塔楼的地下室的抗浮问题。本项目地下室的概貌及抗浮水位如图所示。现取中柱(8mX8.15m)进行讨论。

水浮力： 6x10＝60KN/m2

负二层底板、地下一层及地下室顶板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由广厦软件中计算结果求得)

地下室顶板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2

地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2

抗浮总重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2

参考广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式6.1.6的要求：

W/F≥1.05 （6.1.6）

所需抗浮力：1.05x60-39.8=23.2KN/m2

柱下独立基础(地下室侧壁位置的柱下基础除外)位置设锚杆抗浮:

当抗浮面积为： 8X8.15=65.2m2 此时基础下设锚杆抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN

取单根锚杆的抗拉承载力特征值为310KN，需锚杆根数：n=1512.6/310=4.9，取n=5

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.4.1条：

单根锚杆需要钢筋面积：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2

(式中1.6为锚杆杆体安全系数，1.3为荷载分项系数)，故选用3}28(As=1847mm2)

根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.2条，故采用3}32钢筋(As=2413mm2)

取锚杆孔径为D=150mm

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.5.1条计算锚杆锚固长度：

根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.1条式11.2.1-3，

锚杆的有效锚固长度为：

式中f i为砂浆与第i层岩石间的粘结强度特征值，l为第i层岩体中的锚固长度，d为锚杆孔直径，Rt为单根锚杆的抗拔承载力特征值。

根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.3，锚杆锚固体与地层的锚固长度为：

根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.4，锚杆钢筋与锚固砂浆间所需的锚固长度为：

式中γo为边坡工程重要性系数，γQ为荷载分项系数，N为锚杆轴向拉力标准值，ξ3为钢筋与砂浆粘结工作条件系数，d为锚杆钢筋直径，f为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，n为钢筋根数。

故取锚杆的有效锚固长度为：2.5m

抗浮锚杆承载力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi为岩土体与锚固体粘结强度特征值)

锚杆的布置方式一般有集中点状布置、集中线状布置、面状均匀布置等方法。它们都有各自的有缺点：

1． 集中点状布置，此方法推荐用于坚硬岩。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的这种方法。优点：可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力；由于锚杆布置集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有很强的抵抗力。缺点：要求锚固于坚硬岩体中，不适用于软岩与土体，破坏往往是锚固岩体的破坏；由于局部锚杆较密，锚杆施工不方便；地下室底板梁板配筋较大。

2． 面状均匀布置，此方法可用于所有情况。在地下室底板下均匀布置；优点：适用于所有土体和岩体；地下室底板梁板配筋较小。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全）；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于能分担的锚杆较少，此情况抵抗力差；由于锚杆布置相对分散，对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。

3． 集中线状布置，此方法推荐用于坚硬岩与较硬岩。一般布置于地下室底板梁下；优点：由于锚杆布置相对集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有较强的抵抗力。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全，对于跨高比小于6的底板梁，可以适当考虑上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力），要求锚固于较硬岩体中，不适用于软岩与土体；地下室底板板配筋较大。

注意事项：

1）集中点状布置，抗浮锚杆与岩石锚杆基础结合为优，需注意柱底弯矩对锚杆拉力的影响，特别是柱底弯矩较大的时候；

2）参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》，应选用永久性锚杆部分内容；

3）岩石情况（坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩）应准确区分，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；

4）锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》附录C；

5）抗浮设计水位的确定应合理可靠，一般应由地质勘测单位提供，比较可靠和有说服力，应设置水位观测井，对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施；

6）锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响（附图一填充部分），特别是锚杆间距较为密集时的情况；当单根锚杆影响范围内的土体自重（附图二填充部分）大于锚杆拉力时，可以不考虑锚杆间距影响；

7）由于锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施；

8）锚杆锚固体与（岩）土层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，一般要加300-500MM；

总结：

在实际的工程设计中，抗浮锚杆的设计的方案选择直接影响到施工的便利性及工程造价。我们应从理论和实践两方面去分析抗浮锚杆的科学性、合理性、可操作性。让抗浮锚杆的“用料省，工效快，施工方便”等优点得以充分发挥，给工程项目带来经济效益。

抗浮设计论文范文第6篇

近些年很多复杂结构、高层结构都带有地下室，加之地下超市和地下停车场的应用也是越来越

多。随之而来的问题也是越来越明显，特别有地下室的上浮是其中非常常见但又非常难解决的问题。鉴于

地下室上浮问题所带来的损失之大，寻找导致地下室上浮问题的原因及防治措施、加固措施都是亟需解决

的。本文主要内容就是在笔者搜集大量的论文文献的基础上总结归纳了各种导致地下室上浮问题的原因和

防止与补救措施。通过对比比较，提出了可行并且高效的防治补救方法。

关键词：关键词：关键词：关键词：

地下室上浮；问题原因；预防措施；补救方法

中图分类号：R824文献标识码：A

1前言

随着社会经济的日益的发展城市用地紧张，特别是城市中心，高层和超高层建筑日益增

多，基础埋深逐渐加大，正是为了有效利用地下基础空间、地下空间就有了地下室；现社会

停车难问题日益成为突出矛盾，因而开发利用地下空间作为地下停车设施已成为一种趋势；

同时地下商场等地下商业建筑也越来越广泛，地下室抗浮稳定性和浮力对底板产生的弯矩和

剪力等问题对结构安全产生的影响日益显著。随之带来的安全问题和经济损失等问题也愈发

明显。

2地下室上浮概述

正常基础与地基之间是压力，当地下水汇聚到基坑中，使得基坑内有水此时就会存在浮

力（F=γhA）问题，当上部荷载P＜F（浮力）时就会发生地下室上浮现象。在使用或者施

工过程期间，如果地下水汇聚到基坑中，使得基坑内有水，此时就存在浮力问题。

2.1地下室上浮的形式

1、局部抗浮失效：结构每个单元的重力都大于水浮力，多发生在地下室底板承载力不

足处。质量分布均匀，层高较高，层数较多板较薄配筋较少。

2、局部整体抗浮失效：结构部分区域重力大于水浮力，部分区域小于水浮力，部分区

域发生的上浮现象。

3、整体抗浮失效：结构任意单元的重力都小于水浮力，地下室水浮力使结构整体向上

位移的现象。

2.2地下室上浮的危害

1、使用问题：柱子的倾斜过大、板起拱过大；裂缝产生严重漏水影响使用；隔墙等构

筑物被挤裂挤碎等。

2、结构问题：梁柱等主要受力构件受到较为严重的破坏使其承载力降低；顶板有时候

也会因为变形过大而出现结构性的裂缝等。

3、耐久性问题：裂缝导致混凝土碳化加快；钢筋的锈蚀也加快；这些都直接影响到地

下室的适用寿命。

4、经济问题“只要出现了地下室上浮问题就需要补救。此时，鉴定加固的费用、延后

投入使用或影响使用所带来的损失等就随之而来。

2.3地下室上浮分析

导致地下室出现上浮问题的原因是非常多的，在阅读的大量文献后本人进行了总结，目

的是找出其中比较重要的和比较常见的原因供设计、施工、组织、监理等技术人员参考。

1、基础的持力层的复杂性。地上建筑部分的刚度与地基承载力相互影响问题，这种影

响目前还没有完整的较为科学准确的理论及经验方法，这种上部结构对下部的影响还在进一

步探索中。

2、锚杆、锚桩加固规范不统一等问题。就目前我所掌握的锚杆防抗浮设计中，是有三

个规范要求的：《建筑地基基础设计规范》、《建筑边坡工程技术规程》、《岩石锚杆（索）

技术规程》。而其无论是理论或者经验的计算公式都不统一，有时需要利用几种方法分别

计算来选取符合所有技术规程要求的设计。

3、环境等外在条件不可预见性。如，在地下室四周已经回填完毕，恰逢大雨来临，此

时往往会发生排水不及时的情况，地下水在地下室底板下形成一片，由于水的地下室底板的

托浮力的突然增大导致地下室上浮。

4、地勘报告的误导。土壤性质不正确，水径流路认识不足，最重要的地下水位选取不

当。抗浮设计了解不足，最高抗浮水位取值不正确，较安全的安全水位抗浮系数。

5、设计上的问题。抗浮水位的选取要求设计人员严格按照《建筑地基基础设计规范》

的要求来选取，有些缺乏经验的设计人员凭感觉、或者不考虑地下水的影响，最终导致问题

的发生。

综上所述，虽然导致地下室上浮的原因多种多样，，但是其中最重要的是设计上要充分

考虑到地下水浮力的影响；而比较常见的是因停止排水过早或者突然的降雨导致的基坑地下

水增多而引起的。

2.4防治措施

防止产生地下室水浮力的措施可从大的方向概括为两大类：一种为抗力平衡方法；一种

为浮力消除方法。基于这两大类方法，通过比较给出以下几类方法。

1、抗浮锚杆方法。抗浮锚杆在地下室底板受到严重破坏时，此时的地板已经无法与锚

杆进行最有效的连接，抗浮锚杆的作用不能得到完全发挥，此时不宜使用此法。其过程为，

定位成孔、高压洗孔、下锁、锚杆注浆、张拉锁定、锚杆检测。

2、抗拔桩下拉法设计。抗浮桩尽量嵌入坚硬而埋藏较浅的岩石中，由于施工限制抗拔

桩一般入岩不深，要进行桩底端处理，不能入岩的只能依靠摩阻力抗拔，此时需要增加桩的

长度。

3、延伸基板法。延伸基板法是将地下室结构的基板向外延伸而形成翼板，由翼板承托

覆土以抵抗上浮力。这种方法是相当有可以增大上部结构负重，但为了要延伸基板而形成翼

板，开挖范围将因而加宽，土方和使用面积也会相应的加大，所以一般只适用于场地不受限

制的规模较小的结构的抗浮，否则是不宜采用的。

4、排水处理。当地下室发生上浮问题后一般都要及时的进行临时处理。在地下室底板

上钻孔使水流出以减小水压力；在地下室四周开挖若干集水井，持续降水。这种排水处理方

法是典型的浮力消除法，可以起到立竿见影的效果，减小其进一步恶化的可能性，其抽水费

用不高，且是最治本的方法。

当在选择治理加固措施时，要综合考虑施工工艺，技术特点，适用范围和造价成本因地

制宜的选择加固措施。

3存在的问题及前瞻

通过查阅文献发现，目前国内外建筑地基基础规范对地下室抗浮设计也还只在概念层次

上做了规定，还没有统一的规范标准和计算方法。例如规范中虽然都是些强制性条文，但要

求还是不明确、不严格，主要存在下面几个问题：

（1）对于单体建筑设计人员可以直接地判断是否存在上浮问题，但当地下室由几栋建

筑连城片区时，如果设计人员还是简单的根据上部建筑的荷载是否大于地下水浮力来判断地

下室是否存在上浮问题，就很有可能出现工程事故。因为此时可能会出现局部抗力不一定能

满足要求的情况，必须认真验算。

（2）地下室设计时候并不像地上结构设计那么成熟和统一。特别是现在高效而比较准

确的电算在地上结构部分的应用已经相当成熟了，然而电算在地下室设计方面还存在着许多

需要解决的问题。

（3）地下室的抗浮施工要求不够严格，并且对于处在腐蚀介质中的桩基，应控制不出

现裂缝；对于桩基处于含有酸、氯等介质的环境中时候，则其防护要求还应该根据介质腐蚀

性的强弱复合有关规范的规定采取专门的防护措施保证桩基的耐久性。

参考文献:

[1]曾国机王贤能胡岱文，抗浮技术措施应用现状分析，地下空间，2004,1（24）105~109

[2]卓振涛，广西水利电业集团有限公司，广西南宁530001

[3]林强黄清和包燕燕，某大型地下室上浮处理，探矿工业，2003（增），59~61

[4]中画人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范《GB50007-2005》，北京，中国建筑工业出版社

[5]中画人民共和国国家标准，建筑桩基技术规范北京，中国建筑工业出版社2000.12

抗浮设计论文范文第7篇

【关键词】 地下室，结构设计，常见问题

1 引言

由于土地资源的紧缺，在现代城市建设中，建筑和交通向地下转移的趋势越来越明显，所以，对于地下室在功能和结构上的研究和设计也显得越来越重要。同时，随着城市建筑的高度不断增长，地下室的结构也相应地向多层和深度发展，这对于地下室的设计、施工和防震、防水等各方面提出了更高的要求，成为建筑行业普遍关注的重要内容和热点。

一般说来，地下室是相对于大底盘的高层建筑的地下部分而言的，由于地下室的建设和施工是在地下作业，环境较为特殊，涉及到的施工类型多、工序复杂，是一项具有高度系统性的工程，涉及到结构设计、工程施工、选择材料等等各个方面的因素，在质量上出现问题的可能性很大。现把在地下室结构设计中容易出现的问题分别介绍如下。

2 地下室的埋置深度

高层建筑设置地下室对建筑物结构的益处很多。首先可以利用土的侧压力减小结构的滑移和倾覆，有利于上部结构的整体稳定性；其次可以减小土的重量，减少地基的附加压力和沉降；再由于基础具有一定的埋置深度，还可以减小地震作用对上部建筑的影响。地下室在具有足够的刚度、承载力和整体性的条件下，可作为基础结构的一部分。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。位于岩石地基上的高层建筑，其埋深应满足抗滑的要求。建议同一结构单元应全部设置地下室，并应当有相同的埋深。基础的埋置深度为建筑物室外地面至基础底面的距离，可按以下要求进行估算：

（1） 一般天然地基，不宜小于建筑物的高度的1/ 15 ，并大于3 m；

（2） 岩石地基可不考虑埋深的要求，但应验算倾覆和滑移；

（3） 桩基础不宜小于建筑物高度的1/ 18。

3 地下室合理层高的取值

当一座建筑的方案和结构设计确定下来后，一般就不应再做大幅度的改动和调整，只有楼层高度还是可以适当进行调整。对于地下室来说，其层高对整体的影响非常重要，这些影响主要体现在土方的开挖、降水方面的要求、基坑的支护、施工完成的工期、地下室的抗浮水位要求等等不同的方面。在设计中，设计人员往往会把层高设计得较低。因为层高是从结构层的最低点的基础上，考虑设备的净空要求和建筑本身的净空要求加以确定的，所以，在设计过程中，采用提高其顶板的结构最低点，常常被看成是减小其净高的有效方法之一。

具体地说，这种处理是：顶板和楼板一般采用宽扁型的梁、无梁的楼盖或者使用预应力式的空心楼板。例如，在某工程中，当地下室的跨度最大值是9.6米时，人防等级就为核6级，如果使用普通的梁板，梁高的要求是1.2米；如果使用宽扁形式的梁结构，梁的高要只有0.8米；而在改为预应力的空心楼板后，只要有暗梁就行，这时梁高和板厚只有0.5米。由此可见，地下室的净高受顶板结构形式的影响是非常大的。

另外，如果能在设计中合理设置柱网，对地下建筑进行恰当、合理的调整，也可以明显减小地下室的净高。现在的地下结构，一般是用来作为停车场，所以，建议在设计时要根据结构柱网的形式，对车位以及行车道进行调整。这同时也对减小地下室在造价和成本方面也有很大的效果。这一点却往往被设计人员所忽略。

4 地下室抗浮设计

4.1 抗浮水位的确定

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，场地土内地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，然而抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个决定性的参数。

如何做到既安全又合理的确定其抗浮水位？勘察、设计人员应遵照《岩

土工程勘察规范》及《高层建筑岩土工程勘察规程》的相关规定进行勘察和分析。其中，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2 条，场地地下水抗浮设防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用实测最高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测最高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。此外，设计人员对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证：一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门论证；二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时，应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响，不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。水是往低处流的，若建筑物一侧或多侧是敞开的，水浮力不可能高出室外地坪；三是在有水头压差的江、河岸边，且存在滤水层，应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位；四是对于雨水丰富的南方地区，尤其应注意因地面标高发生变化后对原勘察报告抗浮水位的修正，防止产生地表水聚集效应对地下室的破坏。

4.2 解决地下室抗浮问题的方法

4.2.1 地下室整体抗浮

为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法，一是利用建筑的自重（包括结构及建筑装修、上部覆土等，不含楼面活荷载）平衡地下室水的总浮力，当不能平衡时，再就是采用锚桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是增加自重还是增设锚杆的做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力（自重+抗拉力）大于水的总浮力。

4.2.2 地下室局部抗浮

地下室局部抗浮主要是对梁板墙柱结构构件的在水浮力作用下的强度验算、变形验算和裂缝验算。对不满足区域应该采取增加板厚，增大配筋或增设抗浮锚杆等措施。

5 地下室外墙问题

对于地下室外墙，一般计算时将底部作为固定支座（就是说，把底板看成是外墙的固定端），各个方向的侧壁底部的弯矩和相邻底板的弯矩基本相同，同时要求底板的抗弯应力不能小于侧壁上的抗弯应力，尽量使厚度与配筋的量相匹配一致，这在地下车道的设计中最为突出，因为车道的侧壁都是悬臂构件，一般要求其底板抗弯能力要大于侧壁的底部。

对于在地面层上开洞的部位，比如楼梯间等，其外墙的顶部没有楼板的支撑，无论是在计算模型中，还是在配筋构造时都应该和实际的条件相符合。当车道非常接近地下室的外墙时，车道的底板实际处于外墙的中部，在车道底板上会存在水平集中力的作用，就要特别注意外墙的承受能力。这也是在外墙设计经常被忽略的内容。

6 地下室顶板的设计

顶板的厚度不仅对于承受垂直荷载很重要，对于承受侧向荷载也非常重要。其平面内的变形将影响楼层地震作用在各抗侧力构件之间的分配。另外应避免或减少在顶板开洞，当避免不了时，应减小洞口面积，并对洞口周边从构造上加强，以防止刚度突变或强度降低的不利影响。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，应采用梁板体系，楼板厚度不宜小于180 mm ，不宜有较大洞口，混凝土强度等级不宜地于C30 ，应采用双层双向配筋，每层每个方向的配筋率不宜小于0. 25 %。当地下室的顶板不作为上部结构嵌固端时，楼板厚度不宜小于160 mm。

参考文献

[1] 文华.论述地下室结构设计存在的问题[J].建材与装饰，2008，（06）：10-12

[2] 龚昌基.地下室结构设计若干问题的探讨[J].福建建筑，2012（3）：90-91

[3] 彭思毅.地下室在结构设计中的分析与计算[J]. 陕西建筑与建材，2004（1）：11

抗浮设计论文范文第8篇

关键词：半盖挖抗拔桩 抗浮

中图分类号：U231+.4 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

随着我国城市化进程的不断加速，城市用地日趋紧张；基坑施工意味着要对地下空间进行开发。半盖挖法作为施工的一种主要工法，能有效减少对周边设施环境的影响，特别是城市繁华街区施工时，可尽快恢复原有的交通。地铁基坑的开挖破坏了原有水土压力的平衡，坑底的水由于失去了原有的上部土层对其牵制，会通过向上的浮力来向上抵抗基坑里要建设的主体结构；要达到一种新的平衡就需要考虑抗浮措施。目前结构的抗浮设计方法总体包括“抗”和“放”两种原则[1],据此可把抗浮设计分为两种类型：抵抗型，以增加结构自重和压重来抗浮,如采用抗拔桩;疏导消除型,通过疏排水措施,减小地下水浮力,确保地下水位保持在一定的标高之下。当前,工程建设中前一类抵抗型的措施运用得更为广泛,技术也相对更加成熟。对半盖挖施工地铁车站，盖挖部位立柱已有基础作承压之用，如从经济上考虑兼作抗浮之用，一方面需对立柱基础进行承压和抗拔两种工况的受力计算；另一方面需在立柱桩基础布置的基础上布置附加抗拔桩，两者综合统一进行考虑和计算。其计算和分析过程对期为设计和施工提供参考。

2.工程概况

南宁市某车站位于民族大道和枫林路的交叉路口西侧，线路沿民族大道地下敷设，车站呈东西向布置。民族大道为城市主要干道，规划道路宽60m，双向主车道为6车道，车站所处路段，路面高差较大，整个路面呈东低西高状，坡度2%，局部坡度大于2%。

车站主体围护结构基坑301.2米，标准段基坑宽45米。沿南宁市主干道民道大道东西向布置，东高西低，车站东西端基坑深度差约7.1米。基坑采用1000@1200砼支护桩+三道内支撑（基坑较深处采用四道）支护形式，第一道为截面800x900mm的砼支撑，第二、三（局部四）道为609，t=16mm钢管支撑；沿基坑纵向设有三排中立柱：两道1200mm砼立柱和一道型钢立柱；三道支撑。为了保证主干道的民族大道的通行，车站采用半盖挖工法。基坑南半部分设砼铺盖系统，宽度约20米，长度为基坑纵向长301.2米；铺盖系统为典型梁板柱受力体系：过往车辆通过300mm厚铺盖板将荷载传给间距4.5米，截面800x900mm的横梁（部分由第一道砼支撑兼做），然后传递给1000x1400mm的纵梁（包括边纵梁和中纵梁），纵梁传给砼立柱通过立柱桩将作用力最终传到基底。

图2.1 基坑支护平面示意图

3.计算过程及分析

3.1常规布置和计算

车站基坑设有三排立柱桩基础共115根，作铺盖承载和支撑减跨承载用。基坑底部土层为粉砂岩层，铺盖上部设计车辆荷载按城-A级车辆荷载进行考虑，计算该部分桩基的嵌固深度平均达13米（同时考虑侧摩阻和端摩阻），非铺盖处嵌固深约7米。基坑立柱布置见图3.2。原设计按通常的计算方法，没有考虑这三排立柱桩基础的抗浮作用；直接在梁柱下部加设单独抗拔桩，整体计算抗浮和局部验算抗浮。

1.整体抗浮验算

根据现行相关规范计算规定[2]，承受拔力的桩基，应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力:

（1）

（2）

式中: —按荷载效应标准组合计算的基桩拔力；—群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值；

—群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值；—群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数，地下水位以下取浮重度；—基桩自重，地下水位以下取浮重度。

从上述公式可以看出现有规范的验算抗浮的抗浮系数为1.00；而目前大多数城市地铁设计技术要求对抗浮提出了更加严格的要求：在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。

2.局部抗浮验算

车站主体结构在满足整体抗浮验算要求的情况下，还需要考虑以下因素的影响：底板跨度过大，在水浮力作用下导致局部变形超限而引起结构开裂；基于此，局部抗浮验算是必须要考虑的。目前地铁车站通常的验算方法（也称单桩抗浮能力验算）如下式：

（3）

式中:—单位面积范围内主体结构和覆土等压重之和；—单桩理论分摊荷载面积；—单桩自重（重度取浮重度）；—单桩能承担抗拔力特征值。

按上述常规计算方法得出的新加抗拔桩布置图见图3.3，根据计算，新加抗拔桩共258根，平均嵌固深度约20米。

图3.1 基坑立柱桩平面布置图

图3.2基坑抗拔桩平面布置图（常规计算）—新加抗拔桩位

3.2深化布置和计算

深入分析，不难发现，对于上述验算分析：整体抗浮基本合理，然而局部抗浮是经不住仔细推敲的。两点分析判断：

一、局部抗浮验算偏于保守。一方面，验算基于单桩受荷范围内处板之间是完全断开而相互独立的，没有考虑水浮力作用下受荷范围内外板之间的协同作用；另一方面，验算基于底板没有变形，进而不允许抗拔桩有变形，而实际情况下利用侧摩阻力提供抗拔力的桩体，加上桩体和桩周土之间的城压缩模量差，桩受水反力作用时肯定会产生位移。

二、计算模式与抗拔桩受力模式存在较大偏差。抗拔桩实际上在和原立柱桩基础桩一同提供抗浮力，各桩的受力大小和方向与桩位与主体结构梁、板、柱的关系有着直接影响。常规计算方法没法考虑这些因素的影响。

基于上述判断，对抗拔桩的设置进行深化计算和优化设计，需从本质上考虑抗拔桩作用机理；现对该车站考虑原立柱桩基础的抗浮作用，对主体结构的抗拔桩的设置进行整体分析。

采用SAP2000.V14.1进行建模和计算，整体模型如图3.4。为了简化计算模型，只对底板、底层柱和侧墙进行建模，对侧墙施加竖直方向上的等效线约束模拟压顶梁对主体结构的作用；先对已有的立柱基础抗拔桩位施加竖向点约束模拟抗拔桩对底板的抗浮力。荷载施加方面，对底层柱施加主体结构中板和顶板层通过板、梁传递到柱的点荷载；对底板施加向上的面荷载，荷载大小为抗浮水位下底板底面的水压力值。

图3.4 车站抗拔桩受力整体模型

新加抗拔桩布置，根据计算结果进行确定，此过程中结合结构整体受力概念，对新设桩的桩位进行试布试算，逐步优化。最终布置模型如图3.5，对应平面布置图如3.6。

图3.5深化桩位布置模型图

图3.6 深化桩位平面布置图(深化计算) —新加抗拔桩位

优化计算分析结果，新增的抗拔桩的数量为80根，平均嵌入深度为20米。相对于常规计算中258根，大大减少。

4.结论与建议

通过对比计算和分析，深化计算分析得出的抗拔桩量相对于常规计算分析大大减少，且受力更加明确合理；但同时也需要注意以下问题：

（1）深化抗拔桩布法大部分桩设于底板底，对底板的受力不利。对此，一方面需要对底板的抗冲切进行验算；另一方面，底板的受力模式不可简化为平面框架，而是类似于无梁楼盖的板桩受力模式。

（2）深化计算中仍然有抗拔桩不产生位移的前提下进行（竖向设铰支），相对于实际情况是偏于保守的，怎样考虑抗拔桩受力和变形之间的联系，并反应到计算和设计运用中来，可使抗拔桩的设计更加合理和优化。

参考文献

[1]梁鲜.地下室车库底板抗浮不足分析和处理方法.[湖南大学工程硕士学位论文].长沙：湖南大学土木工程学院，2011，11

抗浮设计论文范文第9篇

【关键词】地下工程；抗浮结构设计；抗拔桩

1引言

一般情况下，地下水对主体工程的破坏主要包括局部破坏和整体破坏，其中局部破坏指的是地下结构底板因为受力不均匀导致局部出现了拱起和开裂，使地下水渗入到地下室中，影响地下结构的安全性。整体性破坏指的是地下结构出现了上浮，不仅会破坏底板，同时还会导致梁柱节点位置出现开裂。在地下工程的实际施工过程中，水浮力对建筑物造成的破坏一般是无法避免的。一旦地下结构受到地下水浮力的破坏，会导致地下工程结构的功能和作用无法正常发挥，当出现较大的事故时还会造成非常大的经济损失。所以，地下工程设计和施工过程中，进行抗浮设计是至关重要的一个环节，需要施工人员和设计人员足够重视。

2工程概况

某地下工程为地下明挖4层双跨架结构，工程标准段宽度为19.3m，长度为21.6m，埋设深度为26.7m。地下工程基础结构使用现浇钢筋混凝土筏板基础进行施工，工程设计人防等级为6级，支护桩使用钻孔灌注桩进行施工，并在基坑的四周布置，设计桩体直径为900mm，设计桩长为26.7m，桩中心距离为1400mm,使用C30混凝土。本文以此工程为例，对地下工程抗浮设计进行探讨。

3工程地质条件

本工程从下到上分别为全风化中强微风化层、硬质粉质黏土、可塑粉质黏土层、冲积黏性土层、冲积中粗砂层、冲击粉细砂层、人工填土层，地下水主要为层状基岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，稳定水位埋设深度为1.8~5.2m，平均水位埋设深度为2.9m。地下水位的变化情况和地下水的补给、排泄等有紧密的联系。每年的5~10月份进入雨季，地下水水位会显著提升，水位最大值会达到15.5m，场地中的地下水不会对混凝土结构造成腐蚀，但是会对钢筋造成腐蚀。

4地下工程抗浮设计

通常情况下，地下工程结构上浮主要是因为水浮力大于地下工程侧壁摩擦力和结构重力值，地下室上浮有可能在各种类型的地层中出现，例如比较稳定的卵石层和透水性非常小的黏土层中等。一旦地下水浮力大于结构物重力和侧壁摩擦力便会出现上浮的情况，为了保证建筑的安全性，需要及时采取相应的处理措施。在设计过程中，需要根据工程的地质情况、工程特点、场地因素、环境情况等进行全面、详细的考虑，结合工程的具体情况选择合理的抗浮方案。4.1抗浮方案的选取本地下工程结构底板以微风化岩层作为持力层，对于地面埋深大、地下水位高的地下工程，如果只靠覆土荷载和结构自重是无法达到抗浮要求的。因此，需要结合工程的具体情况设计抗浮措施。常用的抗浮措施主要包括抗浮锚杆和抗拔桩。因为当前抗浮锚杆的耐久性得不到控制，并且底板和锚杆结构位置防水比较薄弱，而地下工程设计使用年限为100a，使用抗浮锚杆不能满足该地下工程的抗浮要求，因此，本工程使用抗拔桩来解决该地下工程的抗浮问题，并选用人工挖孔桩作为围护结构，在围护桩上布置压顶梁和主体结构结合到一起，使支护结构也成为抗浮的一部分。按照地质勘测结果，将设计水位地面以下1m（城建标高15.6m）作为抗浮设计水位，并以此为标准进行抗浮验算[1]。4.2布置抗拔桩本地下工程主体结构以底板支撑到弹性地基平面框架分析结构内力，使用弹簧模拟底层作用。由于该地下工程为双跨设计，在底板跨中会纵向对抗拔桩进行布置。在计算抗浮时，主体结构会承担所有的水压力，为了对抗拔桩所承受的抗拔力进行计算，对地下室纵向1m范围中的长度进行分析。根据《建筑地基基础设计规范》中的规定要求，在验算地下室抗浮稳定性时要可以达到下述公式的基本要求:（1）式（1）中，W为地下室上部作用荷载和地下室自重的和值；F为地下水浮力。在不对结构侧摩擦阻力大小进行考虑时，（2）式（2）中，R为抗拔桩需要提供的抗拔力特征值。标准段上部荷载总重W=覆土重+围护桩自重+（装修层+柱+侧墙+各层楼板）=4343.6kN/m。水浮力：F=258×1×19.4+π×1.352÷4×15×10÷1.35×2=5323.2kN/m（3）R≥1.05F-G=1.05×5323.2-4343.6=1245kN/m（4）一般情况下，抗拔桩都是在柱下布置的，受力模式也是一致的，因此,可以将计算简化为：单根抗拔桩的抗拔力=柱跨长度×每延米需要的抗拔力，但是,对于该工程来说，柱跨9~10m，抗拔桩单根需要承受的抗拔力不会太大。因此,抗拔桩桩距取值为柱跨的一半。（5）式（5）中,up为桩的周长，up=πd，对于桩底桩（扩地直径为D），在桩长/桩径≤5时，up=πD；qsia为桩侧土摩阻力特征值，微风化岩qsia=400kPa；λi为抗拔桩的摩擦阻力折减系数，微风化岩λi=0.7;li为抗拔桩长度；G0为桩自重，地下水位取有效重度。本地下室工程设计扩地直径为1.8m，抗拔桩直径为1.3m，桩长为5.5m，经计算，单桩抗拔承载力特征值大小为：Rω=π×1.8×0.7×400×5+0.9×119=8020kN（6）在布置抗拔桩时，本工程采用两种方式进行布置，一种布置在两柱中间梁下以及柱子下，见图1a;另一种是均匀布置在两柱之间的梁下，见图1b。4.3计算地下工程抗浮情况使用壳单元对各层楼板进行模拟，底板、柱子、抗拔桩和梁使用杆单元进行模拟，因为本工程抗拔桩底部做了扩大，使用抗拔桩底部对边界条件进行固定和约束，在结构四周布置土弹簧模拟约束周围土体结构。水浮力分项系数取值为1.05，结构自重分项系数值为1.0，以围护桩自重作为荷载在顶板侧墙进行加载。使用这种方式进行模拟，不仅考虑了底纵梁和抗拔桩共同受力下变形协调性，同时也考虑了抗拔桩混凝土弹性模型，不会出现传统计算方法中将抗拔桩作为底梁不动支座的情况，计算后得到的底纵梁内力和抗拔桩拉力和实际情况更加符合。4.4计算结果分析根据计算结果可以证明，在使用图1a的方式进行布置时，桩下和桩间抗拔桩的抗拔力分别为4400kN和7000kN，后者为前者的1.6倍，这两种桩型配筋存在非常大的差异。底纵梁柱下负弯矩大约为4600kN•m。如果使用图1b的桩基布置措施，那么抗拔力为5700kN，抗拔桩可以均匀受力，底纵梁柱下部的负弯矩为3100kN•m，受力更加的合理。4.5抗拔桩配筋在进行配筋时，要保证抗拔配筋的受力度可以达到要求，此外，由于桩身长时间位于地下水位下，地下水会对钢筋造成一定的弱腐蚀。因此，要求桩身裂缝宽度不能超过宽度限制，以免桩身钢筋被腐蚀[2]，因此,接缝的宽度要控制在0.2mm以内。经过计算证明，桩身配筋主要是为了控制裂缝，因此，配筋量一般情况下会比较大。一般可以根据桩径的3倍确定桩距，尤其是当抗拔桩处在底纵梁下部时，在确定桩截面后需要对钢筋笼的具体情况进行考虑，为了防止底纵梁和抗拔桩之间产生冲突，需要控制好配筋率。

5结语

综上所述，在进行地下工程设计时因为水位变化比较大，一般会将抗浮桩布置在纵横墙交叉处、柱子下面等位置，同时，抗拔桩也会发挥承压桩的效果。本工程在进行抗浮设计时，在柱距比较大且抗拔力比较大时，抗拔桩一般对称分布在柱子的两边，以保证抗拔桩可以受力均匀，在对抗拔桩裂缝进行控制时，需要将单根桩的抗拔力控制好，防止配筋密度过大。

【参考文献】

【1】高海.地下水对某已建地下结构的浮起作用分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

【2】朱明智.现代地下工程结构类型及设计方法[J].工程建设与设计，2008(7)：70-72.

抗浮设计论文范文第10篇

关键词隧道上浮压载

中图分类号：U45文献标识码： A

Float treatment scheme for a tunnel engineering

YANG JIAN

(CHINA RAILWAY SIYUAN SURVEY AND DESIGN GROUP CO.,LTD，WUHAN 430063)

AbstractSome sections of the U-groove floated becase of the buoyancy when backfilled it, in the entrance of a new four-lane railway tunnel. As a matter of fact, this can seldom be seen in railway tunnel project. Coming with an example of the ralationship between tunnel structure and buoyancy in this paper, some treatment program should be proposed after considering the analysis of the construction, in order to furnish reference for similar projects.

Keywordstunnel; float; ballast

1工程概况

1.1隧道地貌及设计概况

某隧道位于城市境内，为避免铁路对机场导航台造成电磁等影响而修建；隧道内四线并行，全长3750m，其中进口U型段长940m（共21节），矩形段长2330m（共40节），出口U型段长480m（共11节）。

隧道穿越剥蚀残丘、丘间谷地及冲积平原区。进口地势较高，为第三系地层出露；洞身及出口为冲积平原区，地表主要为菜地、鱼塘，小河涌。

隧道以半径1600m圆曲线绕避机场，其余地段均为直线，隧道内设“Ⅴ”字坡。

隧道采用明挖法施工，基坑宽度29~33.4m，最大深度18.6m。

1.2上浮段（JK10～13节）地质及地形地貌概况

上浮段由地表向下依次为：硬塑状粉质黏土层（渗透系数1.618×10-5cm/s）、全风化泥质粉砂岩（砂岩）（渗透系数3.040×10-6cm/s）、强风化泥质粉砂岩（砂岩）、弱风化泥质粉砂岩（砂岩）。

地下水为贫水～弱富水，赋水性一般较差，地下水来源为大气降水、地表水入渗补给。

上浮段地面标高13.7～3.67m，地表纵向综合坡度1.4%，隧道设计内涝水位3.8m。

1.3上浮段（JK10～13节）设计情况

考虑隧道进口U型槽段地势较高，且地层以全~弱风化砂岩为主，透水能力弱，地表降水可以顺纵坡排放等因素，设计采取结构外设置排水系统控制水位的方案。

①地表降水处理

地表回填后设1%横坡，将雨水收集至两侧排水沟中沿纵向排放，雨棚施工后对雨棚屋檐下方地表采用C20混凝土地坪防冲刷，见图1。

图1地表排水横面图

②回填要求

结构两侧基坑回填应分层夯实，每层层厚不大于0.3m，左右对称回填，回填土要求密实度K≥0.9，回填后其抗渗系数不大于1x10-7cm/s，静止侧压力系数不大于0.55。

③外部排水系统设计

在主体结构两侧贴壁设置的外排水系统（由干砌片石盲沟+排水盲管外包土工布组成），表水及地下水渗入后，在一定标高位置收集渗入水，通过排水管向洞身地表低洼处排放。外部排水系统标高以地面标高5m进行控制，并以5‰的坡度向隧道进口方向延伸，直至隧道起点，以保证盲沟中渗水可以顺利排出地表，引入临近沟渠，见图2。

图2隧道外部排水细部图

④JK10～13节抗浮设计

地表排水顺畅及外部排水系统发挥作用后，JK10、JK11节结构自重可满足抗浮设计要求；JK12、JK13节根据控制水位采用自重+抗拔桩抗浮。施工期考虑基坑降水、排水，直至主体结构施工完成并满足抗浮要求。

2上浮情况说明

2.1上浮段施工情况

JK10～13节主体结构于2012年12月-2013年10月期间施工并回填完毕，见图3。

图3基坑回填情况

2.2JK10～13节上浮及结构开裂情况

2013年11月6日起，通过侧墙埋设的沉降观测点观测发现， JK11、JK12节主体结构有比较明显的上浮现象，JK10节、JK11节相邻处最大上浮11.2~13.7cm，JK11节、JK12节最大上浮10.1~14.5cm，上浮形成错台见图4。

图4上浮错台情况

上浮造成JK12节、JK13节相交处U型槽侧壁顶端挤裂，见图5。

图5侧壁顶挤裂情况

2.3上浮原因

U型槽施工完毕后，在槽外回填时未施工外部排水系统，回填料松散且包含建筑垃圾，导致槽外排水不畅，引起槽外周边地下水位局部升高。

3上浮处理方案

3.1排水泄压

在JK10～13节变形缝附近、近水沟底部位置设置钻孔进行排水泄压，结构处理完毕后泄水孔采用C40微膨胀细石混凝土进行封堵，封堵后对泄压孔范围涂刷水泥基结晶防水涂料。待水压稳定后对JK10～13节结构左右两侧进行同步分层卸载排水，卸载至原设计基坑底部，并在基坑四周辅以集水井降水，卸载过程注意保护主体结构，卸载后的地面及坑底应能保证雨水可以自排不淤积。

3.2加强监控量测

加密U形槽结构沉降监测频率，增加U形槽结构侧壁变形缝处位移观测点，布置纵向及横向沉降监测点，监测点布置间距5m，以掌握底板变形形态。

3.3洗砂作业

对上浮段底板钻孔洗砂作业，钻孔直径φ50mm，每节孔位布置见图6，顺序由中间向两边逐孔进行，单孔建议水压力0.05~0.1MPa，洗砂作业时必须在基坑两侧低点设置集水井，并配备污水泵，随时抽排结构底部冲洗出来的泥沙，并实时进行沉降位移量测，发现异常时必须立即停止冲洗。洗砂结束标准：当侧墙外底部流出清水，无泥沙带出时。

图6 每节钻孔布置图

3.4压载复位

根据监测的底板残留变形结果，对JK10~13节采用压载复位，压载采用条形荷载或局部点荷载进行，如沙袋或自卸车等，加载分区域进行，由上浮残存大处向上浮残存小处进行；压载按三级进行，每级加载值20kPa，每级压载时间不小于6小时，并实时监测沉降数据，观察结构变化，确定是否进行下一级加载。

3.5底板下低压充填注浆

由于结构上浮后隧底发生扰动，为确保运营期底板稳定，在压载复位完成以后，在加载条件下对底板底部进行低压充填注浆，注浆利用洗砂钻孔。注浆采用普通水泥单液浆，水灰比W: C=0.6:1~1:1，注浆压力宜取0.02～0.05Mpa，由底板中间向两侧边墙逐孔进行，注浆结束条件：注浆压力逐步升高至设计终压并继续注浆10min以上或临近孔出现返浆；注浆孔采用C40微膨胀细石混凝土进行封堵，封堵后对注浆孔范围涂刷水泥基结晶防水涂料。

3.6裂缝修补

对侧墙挤裂部分进行凿除重新浇筑，凿除剥离混凝土，并对新旧混凝土交界面进行清洗，充分湿润后，浇筑强度高一等级的混凝土，养护至规定强度；凿除剥离混凝土后如仍有裂缝，应先采用灌浆法对裂缝进行修补后再进行混凝土浇筑，灌浆材料采用水泥浆液或EAA补强防渗材料。

3.7补强结构

采取侧墙及底板植筋后形成矩形结构，然后对矩形结构进行回填压载，保证运营期抗浮安全。

4处理效果评价

对变形缝钻孔泄压时瞬间从孔内喷出约1m高水头，后随时间推移水头不断降低至底板面，截至2014年2月20日，JK10与JK11节相邻处残余上浮约1.53~3.67cm，JK11与JK12节相邻处累计上浮约2.92~3.98cm，目前正在进行后续上浮处理施工，根据量测情况判断，所有措施到位后，残余上浮量可以控制在能接受的范围内。

5结论及反思

上浮处理在工业与民用建筑行业内较为普遍，当发生地下结构上浮事故时，应首先尽快采取措施增加压重和降低地下水位减小浮力，停止上浮趋势，然后分析地下结构上浮是否造成结构的破坏，破坏的程度是否可以修复，并及时的实施加固措施。常见的上浮处理方法有加载、排水、洗砂等方法[1]。与工民建中的地下室上浮处理的洗砂作业不同，由于本次上浮的U型槽采用放坡开挖，洗砂作业在左右侧卸载后利用底板钻孔进行，冲洗进入隧底的泥沙为压载复位创造有利条件；洗砂作业与压载复位作业可以根据实际情况进行顺序调整或反复操作，达到消除上浮的目的。

隧道抗浮一般应按地面或内涝水位进行设计，当地形地势等条件许可时，可采用控制水位方案，但应考虑实际施工条件能否达到设计要求，并对施工工序提出严格要求；另外采用的控制水位方案应考虑到运营过程中可以方便进行检修、清淤，从而避免运营阶段因排水不畅造成结构上浮，影响运营安全。

参考文献

[1]陈飞铭. 地下室上浮破坏及处理措施研究：[硕士学位论文]. 重庆：重庆大学. 2004.

作者简介：

抗浮设计论文范文第11篇

【关键词】民用建筑；地下室；结构设计 ； 嵌固端

随着我国经济的迅猛发展，现今的高层建筑日益增多，在城市工程建设中出现了非常多的地下室和地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等等设置在地下室，不仅能够充分地发挥地下室的作用，而且又满足了基础埋深的要求，同时地下停车场还可以用作人防地下室，以满足战时需要。因此，在高层建筑的设计中，如何合理地设计地下室的结构这个问题显得异常重要，现简要地探讨地下室在结构设计中常见的几个难点问题。

一、高层民用建筑地下室结构设计难点

由于在高层民用建筑地下室结构设计过程中存在诸多难点，比如不能有效确定地下室结构设计的嵌固部位，不能有效设计地下室结构设计的抗震等级等都是设计中存在的要点。因此，这就需要在进行高层民用建筑地下室结构设计中，应不断加强对于上部嵌固的抗震能力的重视， 严格遵守地下室结构设计中的要求，合理设计好剪切的刚度比，这样才能有效确保高层民用建筑地下室结构的质量。具体分析如下。

（一）合理确定上部结构的嵌固部位

上部结构嵌固部位的合理选取，在高层民用建筑地下室结构设计中的计算模型占有重要位置。而地下室的设计本身由墙、桩本身和承台本身、 柱等都具有重要作用， 都需要进行承载力的计算。部结构的嵌固部位主要指结构预期塑性铰出现的位置，它能直接限制构件在两个水平方向的转动位移，即平动位移和扭转位移，在这个过程中能够将地震作用传递到上部结构。上部结构嵌固部位的选取，具体包括以下几点要求。

1、加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。由于上部嵌固部分主要是地下室顶板位置，而地下室一层的抗震等级会根据上部结构的实际情况进行测定，这就要求加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。 首先地下一层的抗震等级不应低于上部结构的抗震等级。其次由于地下室顶板的厚度，对承受荷载有着极其重要的作用，其中，包括地下室顶板所承受的侧向荷载和垂直荷载，这就要求在顶板进行开洞过程中应尽量减少或避免开洞，如果必须要进行

开洞时，要适当减少洞口的面积大小，同时还要适当加强洞口周边的构造，从而避免或减少因刚度突变或强度降低，影响结构的竖向侧力构件的连续，导致地下室不适宜作为上部结构的嵌固端。

2、严格遵守地下室结构设计中的要求。依据JGJ3-2010《高规》，在地下室结构设计中，对于地下室顶板的厚度有着一定要求，其厚度应超过160mm，而上部嵌固部位的地下室的楼板需达到180mm，地下室防水规范要求如果作为车库顶板接触地下水需要板厚增加为250mm；为了保证地下室做为嵌固端，配筋率要求达到0.25%并且双层双向布置，混凝土强度也不应小于C30.

（二）确定地下室结构设计的抗震等级

针对高层建筑的大底盘，且地下室上有许多塔楼，同时每一个塔楼之间都是相互独立的，当高层地下室作为上部塔楼的嵌固端时，地下室的抗震等级应与上部结构相同，地下室一层以下的抗震等级可逐层降低，但不应小于四级。

二、高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件的影响

业主关注着高层民用建筑地下室的经济效益，而高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件对于整个工程的工期和质量有着重要影响。从而要求设计技术人员进行高层民用建筑地下室结构设计时，要多加考虑施工条件的影响。通常情况下，应从以下几个角度考虑。

首先，合理节省施工工期提高经济效益。由于施工工期在整个高层民用建筑过程中占有重要地位，而工期的长短将直接影响着业主及施工单位的经济效益。对于施工单位来说，缩短施工工期可以节省人员工资、固定资产折旧等建筑安装工程费用。一方面，对于业主方来说，缩短工程施工工期，有利于提前还清贷款，降低工程项目的投资成本。另一方面，受传统设计材料限制，地下室这种以大体积混凝土为主的结构施工周期过长，施工时遇到问题也较多，而目前越来越多的工程采用了新技术新材料，加快了施工周期，虽然增加了投资成本，但是节省了人工费用，模板费用等。

其次，结合高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件，优化设计结构。高层民用建筑的地下室结构设计的初步设计阶段，主要确定结构形式、主要构件尺寸及主要结构材料等。由于高层民用建筑的地下室结构初步设计阶段对整个工程的结构造价影响约占70%。因此设计人员就要选择符合当地施工资源的结构材料，采用符合当地工业、经济情况的施工技术，这样才能控制好工程的可行性和经济性。

三、高层建筑地下室结构设计的常见问题和措施

通常情况下，高层民用建筑地下室结构设计的常见问题主要体现在防水底板的设计，顶板的设计，外墙的设计、荷载的设计和抗浮和抗渗的设计等多个方面，而高层民用建筑地下室结构设计要求又是整个高层民用建筑中的关键部分，因此，在对高层民用建筑地下室结构进行设计的过程中，要严格按照建筑设计行业的相关规范制度，严格要求，全面统筹考量，确保高层民用建筑地下室结构的设计质量，具体分析如下：

（一）顶板的设计

根据建筑结构设计的相关标准，对于地下室顶板作为上部结构的嵌固端时， 地下室的顶板上不易开洞， 而对于顶板的厚度要求，要大于180mm，同时在配筋方面的要求也有严格控制，需采用双层双向配筋的方式，按照合理的配筋率进行设计【3】。

（二）外墙的设计

由于高层民用建筑的地下室结构的外墙设计有严格要求，这要求外墙不仅防水，防渗漏，还要起到挡土墙作用，这就要求外墙设计中不仅要考虑挡土作用，还要从裂缝来考虑抗渗防水，这样才能正确的对裂缝宽度进行合理计算。

（三）荷载的设计

对于荷载的设计要求，根据建筑需要，特别是消防车通道的荷载考虑及折减，这需要结构人员精确考虑地下室顶板荷载，特别在高层地下室车库项目中尤为突出，这关乎地下室整体结构安全及经济效应。

（四）抗浮和抗渗的设计

由于地下水位的变幅和地面种植浇灌水的影响，在进行地下室设计的过程中要全面考虑抗浮和抗渗因素，一旦抗浮和抗渗设计没有得到良好的进行，将会直接影响到高层民用建筑的质量。

1、抗浮设计

抗浮设计主要分为局部抗浮和整体抗浮两种，结合若干抗浮桩与抗浮锚杆的实际工程经验发现，目前地下室抗浮设计主要面临着地下水浮力计算理论不成熟、地勘报告不精准等问题。

2、抗渗设计

在进行地下室的设计过程中，还应考虑地下水位变幅和施工技术等方面的因素所造成的抗渗问题，建筑结构抗渗问题直接威胁高层民用建筑的使用寿命。因此，在设计过程中，要对影响抗渗的因素做一个全面考量 。设计时可采用外加膨胀剂、设置伸缩后浇带、加入合成纤维等方法予以控制。

四、结语

综上所述，高层民用建筑的地下室结构设计是一项工作量巨大的且难度较大的工程，为了更好的满足人们对于高层民用建筑的地下室的需求，这就要求在设计过程中，要严格遵守建筑设计行业的相关规范制度，以加强高层民用建筑的地下室结构质量为首要任务，同时全面统筹和考量设计过程中影响地下室结构的因素，有效解决设计过程中遇到的问题，从而确保高层民用建筑的质量。

参考文献：

[1]严恒林.高层建筑地下室防水施工技术[J].中国新技术新产品，2009，21：168.

[2]杜峰.城市建筑地下室防水技术研究[D].西安建筑科技大学硕士论文，西安：2005.

抗浮设计论文范文第12篇

关键词: 高层建筑; 基础设计; 基础选型; 分析方法

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1 基础设计要点

任何建筑物基础设计前必须掌握足够的资料，这些资料包括两大部分: 一部分是地质资料，另一部分是有关上部结构资料。对这些资料的要求可根据需要而有所区别。对于高层建筑一般要求更详细的资料，在分析地质资料时应注意对地基类型进行判别并考虑可能发生的问题，要研究土层的分布，查明地下水及地面水的活动规律，调查拟建建筑物周围及地下的情况，在分析上部结构时应特别注意建筑物的重要性、建筑物体型的复杂程度和结构类型及其传力体系。任何一个成功的基础工程都必须能满足以下各项稳定性及变形要求:

1) 埋深应足以防止基础底面下的物质向侧面挤出，对单独基础及筏形基础尤为重要。

2) 埋深应在冻融及植物生长引起的季节性体积变化区以下。

3) 体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏( 抗剪强度破坏) 方面必须是安全的。

4) 体系对土中的有害物质所引起的锈蚀或腐蚀方面必须是安全的，在利用垃圾堆筑地时，这点尤为重要。

5) 体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并在万一出现重大变化时能便于变更。

6) 从设置方法的角度看，基础应是经济的。

7) 地基总沉降量及沉降差应为基础构件和上部结构构件所容许。

8) 基础及其施工应符合环境保护标准的要求。

2 基础的选型

基础结构的形式很多。设计时应选择能适应上部结构使用、满足地基基础设计两项基本要求以及技术上合理的基础结构方案。作为整体结构之一的基础，其不可替代的功能决定了基础设计除需满足强度和上部结构的其他要求之外，还应满足上部结构对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。合理选择基础形式是结构设计很重要的阶段，天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，另外依据地质勘察情况还可采用箱基、桩基或采取复合地基形式。基础是否发生倾斜是高层建筑是否安全的关键因素。高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中，建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载重心与基础平面形心相重合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定，在地基土比较均匀的条件下，箱形基础、筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，偏心距 e 宜符合式( 1) 要求:e ≤ 0. 1W / A ( 1)式中 W―――与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗距，m3;A―――基础底面积，m2。

3 基础的埋深

高层建筑基础必须有足够的埋置深度，这主要是考虑了以下几方面的因素:

1) 增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载( 风和地震荷载) 作用下的地基稳定性，减少建筑的整体倾斜，防止倾覆和滑移，利用土的侧限形成嵌固条件，保证高层建筑的稳定。

2) 由于基础增大埋深，可使地基的附加压力减小，且地基承载力的深度修正也加大，则可以提高地基的设计承载力，减少基础的沉降量。

3) 增大基础埋深，可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大，从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动，使基础底面上反力分布趋于平缓。

4) 地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，增大埋深，可使阻尼增大，结构的地震反应减小，而且土质越软，埋置深度越大，地震反应减小的越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明，有地下室的建筑地震反应可降低 20% ～30%。在确定基础埋深时，应结合建筑物的高度、体型并综合考虑地质条件及使用功能等条件的影响。基础埋深需满足如下规定:

1) 天然及复合地基，宜取1H/15( H 为房屋总高度) 。

2) 桩基础不计桩长，宜取1H/18。

3) 基础的埋深对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深，会增加房屋的造价; 而埋置太浅，通常又不能保证房屋的稳定性。因此，基础设计时应根据相关规范及实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时，在满足地基承载力、稳定性要求及其他要求的前提下，基础埋深可适当放松。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。

4) 箱型基础的埋深还应考虑抗浮设计水位的影响。

4 高层建筑基础常用类型的选取及比较

1) 筏型基础。筏基是目前高层建筑中常见的一种基础形式。其选取条件如下: ①当基础持力层无法满足上部结构的容许变形及地基容许承载力要求时，采用筏基可以增大其基底面积从而提高基础承载力、减小基底变形; ②高层建筑在水平荷载( 如: 风荷载、地震荷载等) 的作用下，采取筏基可以提高整体结构的刚度和稳定。

2) 桩基础。桩基础是目前高层建筑中另一种常见的基础形式。其选取条件如下: ①当浅表土层地基承载力无法满足上部结构承载力要求，而符合承载力要求的持力层土层在较深处时，宜采用桩基; ②天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物，或者天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基础减少其沉降的影响，或在使用上、生产上对沉降量要求比较严格的高层建筑物。

3) 柱下独基。独立基础主要适用于小高层框架结构，当地基承载力较大，地基土性质分布均匀，柱间倾斜变形较小时采用。同时为增强整体结构及基础的刚度和稳定性，在纵横方向设置连系梁，连系梁按偏拉、压构件进行计算。

其他基础形式如箱形基础、十字交叉钢筋混凝土条形基础、桩筏基础等，可根据各种影响因素的具体情况，合理地进行选择。

5 基础设计的注意事项

随着经济的发展高层建筑的数量及其形式的多样化、复杂化也随之增长，这势必给高层建筑基础设计带来若干问题和困难，以下为基础设计中常见的几个问题。

1) 不重视地基基础的设计等级。 《地基规范》3. 0. 1条规定，根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征等条件，将地基基础的设计统一分为三个等级。而在 3. 0. 2 条规定，根据高层建筑地基基础的设计等级同时考虑地基变形( 在长期荷载作用下) 对上部结构的影响，地基基础设计

须满足如下要求: ①所有建筑物的地基承载力设计须满足要求; ②属于甲、乙级设计等级的建筑，应进行地基变形验算; ③属于丙级的建筑有 《地基规范》规定的 5 种情况

之一时，应作变形验算。

2) 抗浮设计时不区分实际情况即进行抗浮验算: ①抗浮验算时上部结构永久荷载须乘以分项系数，分项系数可根据 《荷载规范》或当地地区标准取值，验算建筑物抗浮能力应满足:建筑物永久荷载水浮力≥1. 0，其中，永久荷载取标准值，永久荷载与水浮力的分项系数按 《荷载规范》或参照 《北京细则》取值。②当结构基础设计需要采取抗浮措施时，应按工程具体情况区别对待。当高层建筑主体基础与裙房地下结构空间连成整体，均采用桩基，可采取抗拔桩来解决抗浮问题; 当主体与裙房地下结构空间未连成整体，采用天然地基会产生沉降差，则抗浮常采取配重( 配重材料通常采用素混凝土，重度大于等于 30kN/m3钢渣混凝土或砂石料) 的方法。

3) 设置地下室对基础设计与整体结构的影响不了解。①高层建筑设置地下室除了能增加建筑物的使用空间功能( 如作停车库、设备机房等) 外，还会对地基基础和地面以上的整体结构的受力性能有很大的贡献。地下室深基坑的开挖，对天然地基或复合地基的基础能起到很大的卸载和补偿作用，从而减少了地基的附加压力，增强了地基承载力的计算值。②地下室周边后期夯实的回填土对埋深较大的地下室外圈混凝土墙施加了被动土压力的同时，还对外圈挡土墙产生摩阻力，使基础的稳定性得以增强。同时使基础板底反力平缓分布。根据结构设计经验，通常将地下室埋置深度不小于高层建筑总高度的 1/11~1/9时，可不考虑由于偏压引起的整体倾覆问题。所以，对于高层建筑的基础设计，必须加强对地下室周边回填土的质量要求和控制，土回填越密实，抗剪强度越高，提供的被动土压力也就越大，对基础的稳定越有保证。

结语:

随着高层建筑在我国的日益普遍，高层建筑基础作为高层建筑结构体系中的重要组成部分必然受到设计人员的重视。论文就高层建筑基础设计的重要性和基础设计前的准备内容、基础选型、基础埋深及常见基础类型的适用条件进行简单的分析介绍，并对基础设计过程中容易误解和忽视的内容进行介绍、总结，避免设计人员在基础设计过程中出现类似问题。

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