地下室抗浮设计探析.docx

地下室抗浮设计探析摘要：随着土地资源的日益减少地下室的修建也十分普遍。而地下室抗浮设计则是一个普遍存在的技术问题一旦设计不当将影响建筑的安全性。本文通过工程实例介绍建筑地下室抗浮设计并给出了设计方案及思路可供地下室设计参考。关键词：地下室；抗浮设计；抗浮验算；经济性分析0引言随着城市建设用地相对紧张建筑物朝着高、大、深、重的方向发展为了满足需要地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室等地下建筑不得不面临的问题就是地下结构物的防水与抗浮问题尤其是在我国沿海及长江中下游地区地下水位普遍较高由地下水浮力引起的地下室上浮、地下结构破坏等事故屡见不鲜。因此地下室的抗浮是地下空间工程中一个不可忽视的重要课题。1工程概况某工程地下室部分为2层主要功能为地下车库和设备用房地下室平面尺寸约为140m×89m标准柱跨为7.8m×7.8m建筑面积约18538m2。地下层1层高3.8m地下层2层高3.7m。地下层1顶板的塔楼以外部分有厚约0.9m的覆土基础形式为柱下独立基础加防水板。2场地工程地质及水文地质情况2.1工程地质条件场地土层主要由第四系杂填土层、第四系全新统冲洪积层、白垩系上统灌口组泥岩组成各地层的分布从上至下依次为人工填土、粉质黏土层、细砂、卵石（稍密卵石、中密卵石、密实卵石）泥岩（强风化泥岩、中等风化泥岩）。2.2水文地质条件场地内地下水主要由以孔隙水形式赋存于人工填土中的上层滞水和以孔隙水形式赋存于砂卵石层中的潜水及赋存于泥岩中的基岩裂隙水组成场地水文地质条件简单。2.3地下室抗浮评价工程地下室埋深低于地下水位设计时应进行地下室抗浮稳定验算地质勘察报告建议地下水抗浮设防水位取494.50m（±0.00标高为498.70m）纯地下室如需采取抗浮措施建议采用抗浮锚杆。同时应进行专项的岩土工程抗浮设计。3抗浮设计3.1抗浮验算抗浮验算依据标准进行。基本设计资料如下：地下层1顶板板厚0.16m梁柱折算成板厚约为0.11m；地下层2楼板板厚0.11m梁柱折算成板厚约为0.08m；地下室底板板厚暂取0.35m；顶板覆土0.9m（由于覆土高度各处不一抗浮设计时予以折减按0.75m考虑）。算得W=33kN/m23.2锚杆布置结合结构整体和局部抗浮锚杆布置方式主要有以下3种：（1）方式一：集中点状布置（所有锚杆布置在柱下独立基础范围内）总承载力特征值为F=1100kN。假定柱下布置4根锚杆则单根锚杆承载力特征值为Nak=1100/4=275kN。此布置方式优点是可以充分利用上部结构传来的竖向力平衡掉一部分水浮力便于地下室底板下的外防水施工；缺点是所布置锚杆不能充分抵抗水浮力对底板产生的弯矩地下室底板配筋较大。（2）方式二：面状均匀布置（在地下室底板下均匀布置）所需单根承载力特征值为（锚杆间距2.6m）Nak=285kN。此布置方式优点是锚杆布置均匀地下室底板配筋较小；缺点是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锚杆布置相对分散不利于地下室底板下的外防水施工。（3）方式三：签于以上两种方式均有各自的优缺点如果有一种布置方式既能利用上部结构传来的竖向力又能利用锚杆的布置减少防水底板的弯矩即为一种较为经济合理的方式。可根据锚杆布置在跨中更能有效提供抵抗弯矩的原则这种布置方式的优点在于锚杆和柱能共同抵抗浮力作用在锚杆能保证稳定的情况下Nak≥275kN即能满足抗浮要求。以柱为支座以锚杆作为抵抗力的简化受力在水浮力作用下基础底板会产生一个向上的变形如果在锚杆布置处变形较大则此抗浮锚杆失去作用若变形很小则能发挥抗浮作用所以可根据锚杆处底板的变形来考察锚杆是否稳定。可以根据受力模型建立一个双向5跨连续的无梁楼盖计算得此防水底板变形图见图1。图1防水底板变形图/mm根据图1并结合锚杆验收试验中可以看出：中间跨锚杆处最大变形为2mm锚杆实际受力为268kN略小于所输入荷载275kN说明锚杆能保证稳定。端跨锚杆处变形为3.529mm时锚杆实际受力为376kN稍大于锚杆承载力设计值1.3Nak=357.5kN。此时如果以锚杆实际受力376kN作为设计值得出锚杆承载力特征值376/1.3=289kN。依此值进行设计应该是安全的。通过以上分析可知按照布置方式三设计是安全的。4经济性分析采用SAFE8.0.1软件根据受力模型进行计算。4.1按照锚杆布置方式一计算根据图2取防水板厚450mm独立基础厚950mm配筋可取14@150双层双向不足的地方采用附