抗浮设计论文篇（1）

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

抗浮设计论文篇（2）

中图分类号：TU2文献标识码： A

1、引言：

随着城市建设的发展和居民生活水平的不断提高，地下空间（地下室、地下车库、地下商场等）的利用已经成为一种趋势。地下建筑设计中最重要的核心问题就是抗浮设计，其关键是以抗浮设计水位的确定和抗拔桩的合理设计方法为主，虽然，现行的设计规范中要求，在进行设计时需对所有地下结构物进行抗浮验算，然而，规范没有具体的设计方法规定。因此，对设计人员而言，抗浮验算方法以及设防水位的选取没有统一规定，造成了很多不合理的设计。从经济角度来看，经常考虑抗浮原因而大量使用抗拔桩，地下工程造价与地上结构相比大了许多；从安全角度来看，时常造成施工过程中或竣工后结构物的上浮事故。因此，如何正确地进行地下结构的抗浮设计，已成为岩土工程界共同关注问题。

随着人们逐渐意识到对水浮力计算方法规范化，统一化的必要性，学者提出了一些符合本地区地质情况的水浮力计算，并取得了不错的成果。如王建英等建议利用总安全系数法，裴豪杰利用水头折减系数法考虑各种情况下的水头折减，李广信等提出的粘土地基水浮力计算，以及杨瑞清等提出的浮力折减系数等。

有针对性地选取合理的抗浮水位，并根据水位变化的范围来考虑桩基础的抗拔与抗压受力性状的变化，以此提出抗拔桩的合理设计方法。

2、抗浮设防水位的确定方法

2.1、对抗浮设防水位认识的现状

现有的岩土工程勘察报告只提及最高水位及常年平均水位。因此，设计人员出于安全考虑，通常以最高水位作为设计水位。但以勘察报告提及的最高水位作为设计水位显然缺乏合理性和经济性。其实，地下水位包括历年最高水位，最低水位，静止水位、稳定水位等，它是随季节或补给条件而变化的，地下水位变化是一个随机过程，受人为因素和自然因素影响很大，因此，合理确定抗浮水位十分困难，取历史最高水位明显是不合理的

合理的确定方法应该是，在结构设计基准周期内（包括施工期），对多层地下含水层的水位进行测量，确定各含水层的赋存状态和地下水位，在此基础上确定抗浮水位。针对此情况，勘察部门应该对拟建场地进行较长期的跟踪、观测和水文地质勘察，在此周期内给出历年的最高、最低水位，为设计人员提供合理的抗浮设计水位的变化范围作为设计依据。

3、抗拔桩，也叫抗浮桩，是指当建筑工程地下结构，如果低于周边地下水位的部分时，为了抵消地基水对结构产生的上浮力而打的桩，抗拔桩主要靠桩身与桩测土层摩擦力来受力。

由于抗拔桩与抗压桩的工作机理不同，所以其受力模型不同。

随着地下建筑受力状态变化，桩的受力性状也会出现变化，而这种桩的受力模型的改变正是由于地下水位的变化而造成的。

例如：当单建式地下室埋深较浅，地下水位又较高且变化幅度范围大时，考虑上部覆土等的较大恒载及上部消防车等的较大活载，由于水位变化，荷载组合形式不同，会出现抗拔桩转换成抗压桩的情况，因此，需要就两种情况进行分类讨论，设计人员往往会忽略这个问题。对各工况下的荷载也没有统一，较合理的荷载组合方法。

下面将着重讨论一种考虑水位变化的基桩设计方法

3.1、考虑水位变化的抗拔桩设计

3.1.1、设计思路

目标―抗拔（压）桩设计

方法―找出该目标下的最不利情况（包含最高、最低设计水位，各工况下最不利荷载组合）

计算―分别计算出抗拔（压）桩所需的桩数

结果―取大值作为设计所需桩数

3.1.2、计算步骤

（1）抗浮状态下设计

根据地下室底板直接持力层的类型及地下最高水位（水头）值选取合适的浮力计算，确定产生最大水浮力的设计水位，完成对水浮力的计算

（2）荷载组合

恒载：地下室顶板覆土，结构自重

活载：车库内车辆，地下室顶板处车辆（消防车）

水浮力：在抗浮设计状态下，应取最大水浮力，并在设计中作为活载考虑。根据建筑结构荷载规范GB50009-2012，对活载仅考虑其对结构的不利效应，分项系数取1.4，恒载其效应对结构有利时的分项系数取0.9，不利时的分项系数取1.35.综上，抗拔桩设计公式为：

式中，K为安全系数，通常取结构的重要性系数。以此求出抗拔桩总承载力设计值。

（3）桩长与桩数的确定

桩长确定应分两种情况讨论

1）当结构在任何情况下，桩基都是处于抗拔状态时，桩长仅根据单桩抗拔承载力的需要选取

2）当结构可能出现随水位变化，桩基由抗拔桩转变成抗压桩时，桩长需要根据抗压桩的需要选取合适的持力层，以此确定桩长，在此基础上，综合各条件确定了桩长和桩径后，通过计算可得单桩抗拔承载力。则

总桩数=

（2）抗压桩状态下设计

1）浮力计算:根据地下室底板及地下最低水位（水头值）选取合适的浮力计算模型，确定产生最小水浮力的设计水位。并按照本文前述方法完成对水浮力的计算。

2）荷载组合

恒载：地下室顶板覆土、结构自重

活载：车库内车辆、地下室顶板处车辆（消防车）

水浮力：在抗压设计状态下，应取最小水浮力、并在设计中作为有利恒载考虑

根据建筑结构荷载规范，对活载仅考虑其对结构的不利效应，分项系数取1.4，恒载其效应对结构有利时的分项系数取0.9，不利时的分项系数取1.35

综上，抗压桩设计公式为：

式中，K为安全系数，通常取结构的重要性系数

以此求出抗压桩总承载力设计值

3）桩长桩数的确定

桩长应根据抗压桩的需要选取合适的持力层，以此确定桩长，在此基础上，综合各条件确定桩长和桩径后，通过计算可得

单桩抗压承载力，则

总桩数=

（3）结果，选取抗浮设计总桩数与抗压设计总桩数的较大值作为设计总桩数的依据

4算例

4.1工程简介

本工程为单层单建式地下车库，结构自重（包含上部覆土）6650kN,采用桩筏基础，地下室底板面积为420m2,抗压设计水位的水头高度为0.5m,抗浮设计水位的水头高度为2.5m,设计桩长20m,抗浮力设计值200kN，抗压力设计值410kN.

4.2水浮力计算

（1）抗浮状态下设计，水浮力为

P=rwh=20kN/m2

(2)抗浮状态下设计，水浮力为

P=rWh=20kN/m2

4.3桩数计算

（1）抗浮状态下设计，桩数计算为：

即：

则：n≥23

（2）抗压状态下设计，桩数计算为：

即：

则：n≥23

综上，可得桩数以抗浮状态起控制作用, 则桩数n≥49

5、结论

抗浮设计论文篇（3）

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1 抗浮设计方法

1． 1 抗浮计算公式

在国家新规范GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范，以下简称《基础规范》颁布以前，广东、北京、上海等地方标准对抗浮设计的公式都做了不同的规定，归纳起来它们之间的不同在于安全系数的取值略有不同。新《基础规范》第3．0．2 条6 款规定: 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算; 第3．0．4 条6 款规定: 当工程需要时应提供用于计算地下水位浮力的设防水位; 第5．4．3 条1 款给出了计算公式:

GK /NW，K≥KW

其中，KW为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1．05; 第5．4．3 条2 款规定: 抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施，在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。至此，国家规范第一次较为明确的对抗浮计算给出了具体要求，设计人员据此进行抗浮设计。

1． 2 抗浮验算内容

虽然抗浮计算公式比较直观和简单，但是结构设计人员必须具备一定的基本概念，并且应明确哪些类型的工程需要进行抗浮设计，并且知道怎样进行抗浮验算，下文就讨论此问题。

1． 2． 1 整体抗浮验算

当建筑物的自重小于水的浮力时，建筑物处于不稳定状态，需要采取相应的抗浮措施并进行抗浮整体性验算以保持建筑的稳定性。在地下水位较高的地区，城市中的集中绿地或广场之间设置的单建式地下车库; 全埋于地下的水池、泵房等市政工程构筑物; 地下室层数较多而地面上层数较少的建筑，在这些情况下整体抗浮稳定性往往不满足要求。配重法( 通过增加结构的自重来抵御水浮力的作用) 简单、可靠也相对比较经济，可以在建筑物地下室或地下构筑物的底板、顶板用土、砂、石、混凝土( 包括钢渣混凝土重度30 kN/m3 ) 等材料压实回填。建筑物自重与浮力相差不大时，用配重法比较合理，相差较大时会使工程造价提高，这时采用抗拔桩和抗浮锚杆比较合理。抗拔桩多结合工程桩基而采用，单纯使用抗拔桩工程造价也往往比较高。抗浮锚杆由于造价低廉、施工方便、能够与结构的应力与变形相协调等优点在许多工程得到了运用。

1． 2． 2 局部抗浮验算

在工程实践中我们还会遇到由于上部结构荷载分布不均匀而导致的局部抗浮力不足的情况。比如现在常见的高层主楼和裙房或地下室车库基础之间不设沉降缝的工程，由于高层主楼荷载大，该范围的整体抗浮能力比较高，但是在裙房或者地下室车库范围内的抗浮能力就比较弱。有些设计人员只计算上部结构的总重量标准值大于总的水浮力就认为抗浮满足设计要求，没有考虑上部结构荷载分布的不均匀，忽略了局部抗浮验算，有可能会发生底板隆起、开裂甚至地下室及上部结构的局部范围出现破坏。局部抗浮验算不满足时，可采用提高基础刚度、配重法或抗浮桩、抗浮锚杆等措施解决抗浮稳定性问题，也可以通过几种手段联合使用达到较好的抗浮效果。局部区域建筑物自重与浮力相差不大时，通过增加基础刚度和增加配重法比较合理; 局部区域建筑物自重与浮力相差较大时，采用抗浮锚杆比较经济合理;当同时考虑其他因素，基础方案已经采用桩基时，才用抗拔桩也是比较合理的。

1． 2． 3 施工阶段抗浮验算

《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4．4．3 条第8 款中，规定了“地下室抗浮( 防水) 设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等”，因此除了进行整体和局部抗浮验算外，设计人员还应该对施工阶段的抗浮稳定性问题进行考虑，必要时应在施工图中对“施工期间的降水要求及终止降水的条件”做出明确要求。一般的来讲，在施工荷载的自重小于水浮力的阶段，通过施工期间的降水就能解决抗浮稳定性问题。需要指出一点: 对于主楼、裙楼及地下车库连成一体的工程，通过后浇带解决温度问题或差异沉降问题时，施工时应对后浇带采取超前止水措施( 详见GB 50108-2008 地下工程防水技术规范第5．2．14条) ，以避免当施工荷载的自重增加到满足施工阶段抗浮要求时由于后浇带的存在而不能停止降水的情况发生。还有，当地下室基坑的地基为不透水的土层、基坑侧壁又支护严密，地表水对基坑实施倒灌，引起地下室结构的抗浮。我国多数城市都发生过下暴雨时的地表水对深基坑的倒灌，这种问题也应引起足够的重视。

除此之外，无论何种措施都应考虑地下水浮力对地下室底板的作用，保证地下室底板构件在地下水作用下具有足够的强度和刚度，并满足构件的抗裂或裂缝宽度的控制要求。

2 抗浮验算中几个参数的探讨

2． 1 抗浮设防水位的确定

抗浮设防水位的确定是一个十分复杂的问题，它涉及到场地地形、区域水文地质等因素。在实际中有些勘察报告提出的地下室的抗浮设防水位并不严谨，鉴于抗浮设防水位是地下室抗浮设计中一个决定性的参数，所以需要设计人员对抗浮设防水位的确定方法有一定的了解。目前业界普遍认同JGJ 72-2004 高层建筑岩土工程勘察规范第8．6．2 条的方法确定抗浮设防水位。

1) 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; 当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、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度的最高水位确定。

2． 2 抗浮构件的布置方法

2．2．1 抗浮锚杆布置

抗浮锚杆的布置总结起来有三种布置方式:

1) 集中点状布置，一般布置在柱下;

2) 集中线状布置，布置于地下室底板梁下;

3) 面状均匀布置，在地下室底板下均匀布置。

2．2．2 抗拔桩的布置

抗浮设计论文篇（4）

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一.前言

随着城市和建设进程逐步加快，各种地下建筑逐渐出现，这些建筑在进行设计施工和正常的运行中，由于一直基本处于下下，很容易受到来自各种地下水的侵蚀，地下水对整个地下建筑有着十分重要的影响，因而，在建筑施工和竣工后的使用中，要做好各种抗浮措施，如此，可以更好的防止地下墙体发生裂缝或者是软化坍塌，对确保整个地下建筑的安全和工程质量有着十分重要的作用。

二.地下水对地下建筑的危害探究

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。

三.地下水对地下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

在地下建筑结构设计中，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(挖孔桩除外)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。如图1，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.在必要时要做抗浮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。

如图2，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。

五.结束语

地下建筑的抗浮设计施工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，有助于地下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：

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[4]贾金青 陈进杰 大型地下建筑抗浮工程的设计与施工技术 [期刊论文] 《建筑技术》 ISTIC PKU -2002年5期

抗浮设计论文篇（5）

中图分类号：S611文献标识码： A

由于地下结构工程是最近几年迅速发展起来的，还没有具体的设计规范，设计中存在大量的不确定性，特别是抗浮设计。抗浮设计是地下结构设计的重点，如果设计不合理，容易出现工程事故，影响生命安全并造成经济损失。近年来，研究人员越来越重视地下结构的抗浮问题，但是还未提出一套科学合理的抗浮设计方法。本文主要分析了浮力计算的原理和抗拔桩的设计思路。

1.设计水位选取

地下水位受自然环境和人类活动影响很大，呈不同的变化规律，设计应根据选取的不利状态合理的利用地勘报告所给出的水位变化，确定抗浮设计水位及抗压设计水位。

2.桩基设计受水位变化的影响

2.1水位变化幅度

气候条件变化影响水位的变化，勘测部门应该长期跟踪观测拟建场地和勘察水文地质，记录好各项数据并总结出观察期内的历年的水位最高值和最低值，作为设计人员设计的参考数据。

2.2桩的受力性状

桩的受力性状由地下建筑受力状态决定，其根本原因在于地下水位的变化。比如，单建式地下室埋深浅、水位高且变化范围大时，水位变化会造成荷载组合形式的变化，可能会导致抗压桩取代抗拔桩。因此，设计人员应该分情况分别讨论这两种情况，但是，设计过程中这个问题往往被忽略。各工况下没有科学的荷载组合方法和统一的荷载，下文将分析一种变化水位的桩基设计方法。

2.3考虑水位影响的抗拔桩设计方法

设计思路：①计算浮力：根据最高和最低的结构设计水位计算水浮力；

②荷载组合：恒载有结构自重和地下室顶板覆士，活载有车库内车辆和地下室顶板处车辆，水浮力取抗浮设计状态下的浮力。有上浮问题的地下室在验算地下室抗浮能力时不考虑活荷载，恒荷载分项系数应取0.9，水浮力分项系数取1.0

当0.9恒载

桩数=（最大水浮力X 1.0 - 恒载X0.9）/抗拔桩承载力

当0.9恒载>1.0水浮力时，为抗压状态，桩形式为抗压桩，抗压桩设计公式为：

桩数=（活载X1.0+恒载X 1.0 - 最小水浮力X0.9）/桩竖向承载力设计值

③确定单桩承载力与桩数。抗拔桩的确定可以分为两种情况：a桩基始终处于抗拔状态，选取合适的持力层确定桩长，计算出单桩抗拔承载力，即可计算出总桩数。b水位变化，基桩处于抗压状态，根据地勘报告数据得出桩抗压承载力设计值后，确定桩数。抗压设计总桩数与抗浮设计总桩数中的较大值即为最终桩数。

④抗拔桩桩身强度设计；

⑤抗拔桩桩身裂缝控制。为防止桩身裂缝过大，引起钢筋锈蚀，则需验算使其最大裂缝宽度满足规范要求。

3 抗浮设计方法

3.1抗浮计算公式

在国家新规范GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范，以下简称《基础规范》颁布以前，广东、北京、上海等地方标准对抗浮设计的公式都做了不同的规定，归纳起来它们之间的不同在于安全系数的取值略有不同。新《基础规范》第3．0．2 条6 款规定: 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算; 第3．0．4 条6 款规定: 当工程需要时应提供用于计算地下水位浮力的设防水位; 第5．4．3 条1 款给出了计算公式:

GK /NW，K≥KW

其中，KW为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1．05; 第5．4．3 条2 款规定: 抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施，在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。至此，国家规范第一次较为明确的对抗浮计算给出了具体要求，设计人员据此进行抗浮设计。

3.2抗浮验算内容

虽然抗浮计算公式比较直观和简单，但是结构设计人员必须具备一定的基本概念，并且应明确哪些类型的工程需要进行抗浮设计，并且知道怎样进行抗浮验算，下文就讨论此问题。

除此之外，无论何种措施都应考虑地下水浮力对地下室底板的作用，保证地下室底板构件在地下水作用下具有足够的强度和刚度，并满足构件的抗裂或裂缝宽度的控制要求。

4. 抗浮验算中几个参数的探讨

4.1 抗浮设防水位的确定

抗浮设防水位的确定是一个十分复杂的问题，它涉及到场地地形、区域水文地质等因素。在实际中有些勘察报告提出的地下室的抗浮设防水位并不严谨，鉴于抗浮设防水位是地下室抗浮设计中一个决定性的参数，所以需要设计人员对抗浮设防水位的确定方法有一定的了解。目前业界普遍认同JGJ 72-2004 高层建筑岩土工程勘察规范第8．6．2 条的方法确定抗浮设防水位。

1) 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; 当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、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度的最高水位确定。

2． 2 抗浮构件的布置方法

4.2.1 抗浮锚杆布置

抗浮锚杆的布置总结起来有三种布置方式:

1) 集中点状布置，一般布置在柱下;

2) 集中线状布置，布置于地下室底板梁下;

3) 面状均匀布置，在地下室底板下均匀布置。

4.2.2 抗拔桩的布置

由于抗浮桩一般布置于框架柱、底板梁体附近使底板整体受力较好，因此，在布桩设计时，应综合考虑建筑物底板结构、房屋跨度等相关因素，结合单桩抗浮力设计值及结构单跨宽度，经过反复计算来确定抗浮桩的数量和分布。抗拔桩一般宜选用桩径较小、单桩抗拔力相对较小的桩进行密布。抗拔桩的桩长宜尽量控制在单节桩的长度范围内，这样可以减少接桩费用以及避免由于接桩不牢固造成的抗拔力损失。通过对比不同抗拔桩的设计方案，在基于发挥抗拉钢筋的抗拉程度和减少成本、便于施工的角度得出了“抗拔桩的桩径宜取0．4 m ～ 0．6 m，桩长宜取8 m ～ 16 m”的结论。

5.工程算例

某单层单建式地下车库，框架结构，基础采用桩基加抗水底板，柱距8.4mx8.4m，柱底承担的结构自重标准值为2620 kN，活荷载标准值为1057 kN，枯水期最低水位高度2m，抗浮设计水位4m，采用采用24m Φ600灌注桩，桩身混凝土强度等级C35，取抗拔桩承载力800 kN，单桩竖向承载力设计值1000 kN。

5.1抗拔桩桩身强度设计

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）正截面受压承载力公式：

N≤ Ap・fc・ψcψc取0.7

Ra ＝Ap・fc・ψc /γz ＝（3.14X6002/4）X16.72X0.7/1000/1.35 ＝ 2450kN>1000kN(满足要求)

5.2桩身抗裂计算

选用8�14，满足灌注桩最小配筋率及构造要求，As=1232mm2

ρte ＝ As / Ate=1232/282600=0.004

σs =Nq/As=155X1000/1232=125.9 N/mm2（Nq =（40X8.4X8.4X 1.0 �2620X 0.9）/3=155 kN）

ψ ＝ 1.1 - 0.65ftk / (ρte・σs)=1.1-0.65X2.2/0.01X125.9=-0.039

ωmax ＝αcr・ψ・σs・(1.9cs + 0.08deq / ρte ) / Es=2.7X0.2X125.9X（1.9X55+0.08X14/0.01）/ 200000 =0.074mm

结语上文可总结为两点：(1)设计抗浮桩要考虑抗压和抗浮两种状态的最不利组合，即最不利荷载组合和水位变化的最高最低水位。只有这样才能保证地下室结构在抗压和抗浮两种状态下结构的安全。(2)地下室桩基当按抗拔桩设计时不仅要计算单桩抗拔承载力，而且需验算桩身强度及裂缝是否满足要求。

参考文献：

[1] 裴豪杰.地下结构的抗浮设计探讨[J]．福建建筑，2004；86(1)：5960．

抗浮设计论文篇（6）

中图分类号：TU 93 文献标识码：A

0引言

随着我国经济的快速发展和城市建设进程加快，工程建设的规模越来越大，而城市建设用地越发显得紧张，城市地下空间的开发由广度向深度发展。大体量的地下商业街、地下车库、地下车站、地下管廊等地下结构的基础越来越深，随之而来的就是地下水浮力对地下结构的影响日益突出。当出现暴雨或沿海地区潮汐作用使地下水位大幅上升时，可能引起地下结构抗浮力不足，导致地下结构的失稳或倾斜。这对会工程造成巨大的经济损失。抗浮问题也已经引起工程界的广泛关注，目前现行的建筑结构及地基设计规范已明确要求，应对地下结构进行抗浮稳定性验算。不同的规范也提出了抗浮稳定性计算的表达式，但表达式的形式也不尽相同，且抗浮稳定性验算的计算方法、计算原则也并未明确，工程实践中对规范的理解也因人而已。因此本文通过对现行的建筑结构设计规范和地基基础设计规范等相关规范对比分析，对抗浮稳定性验算的计算方法、荷载（作用）组合及荷载设计值、荷载（作用）分项系数等方面进行分析和探讨，为地下结构工程抗浮设计提供参考。

1规范对抗浮稳定性验算的规定

1.1《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

鉴于地下工程一般为混凝土结构，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010[1](以下简称为《混凝土规范》GB50010)第3.3.1条的规定，混凝土结构的承载能力极限状态计算包括了结构的倾覆、滑移、漂浮验算，结构构件承载能力极限状态设计表达式：

(1)

式中：为结构重要性系数，为承载能力极限状态下作用的效应设计值（对持久设计状态和短暂设计状态应按作用的基本组合计算），为结构构件的抗力设计值。

1.2《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[2] (以下简称为《荷载规范》GB50009)第3.2.2、3.2.3和3.2.4条的规定，采用基本组合对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时，荷载的分项系数应满足有关的建筑结构设计规范的规定。目前随着规范的修订和更新，虽然各结构标准已广泛采用分项系数表达方式，但对永久荷载分项系数的取值，如地下水荷载的分项系数，各地方有差异，目前还不能采用统一的系数。对基本组合中永久荷载效应在结构漂浮稳定性验算时，一般永久荷载效应对结构是有利的，因此《荷载规范》提出了对永久荷载分项系数在其他结构设计规范中没有具体规定时，应按工程经验采用不大于1.0的值。

1.3《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011[3] (以下简称为《地基基础规范》GB50007)第3.0.5条第3款对基础抗浮稳定验算也提出了规定，计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0。

同时规范中第第5.4.3条第3款规定：对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求：

(2)

式(2)中：为建筑物自重及压重之和（kN）；为浮力作用值（kN）；为抗浮稳定安全系数，一般取1.05。

1.4上海市规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）[4]中第12.1.4条规定：地下结构的抗浮验算采用以分项系数表达的极限状态设计法，作用效应采用基本组合，但分项系数均为1.0。

同时该规范中第12.3.2条明确给出了明挖法地下建筑物采用自重或桩基抗浮的地下结构抗浮稳定验算公式，具体公式如下：

(3)

(4)

式(3)、(4)中：为浮力设计值（kN）；为地下建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和（kN），不包括可变荷载；为自重抗浮分项系数，可取1.05～1.1，当仅采用自重进行抗浮时，不宜小于1.1；为抗拔桩数；为单桩抗拔承载力设计值（kN），应按7.2.9条确定；为浮力作用分项系数，取1.0；为水的重度（kN/m3），可按10 kN/m3采用；为地下建筑物排开水的体积（m3）。

1.5广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）

《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）[5]对地下室抗浮稳定性给出了明确的规定，地下室抗浮稳定性验算应满足下式的要求：

(5)

式(5)中：为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；为地下水浮力，水浮力不需考虑荷载分项系数，即为标准值。

1.6北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）

北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）[6]8.8节抗浮设计中给出了建筑物基础的抗浮验算公式：

(6)

当抗浮不满足表达式(6)时，抗浮构件按表达式(7)进行计算：

(7)

式(6)、(7)中：为地下水浮力标准值；为建筑物自重及压重之和；为永久荷载的影响系数，取0.9～1.0；为抗拔构件提供的抗拔承载力标准值。

1.7《地铁设计规范》GB50157-2003

《地铁设计规范》GB50157-2003[7]第10.5.2条中明确的提出明挖结构根据地质、埋深、施工方法等条件，必要时应进行抗浮、整体滑移及地基稳定性验算。对地下结构水浮力的取值原则以及抗浮力给出了较为明确的规定，水浮力取值：①对于渗透系数较小的粘性地层中的地下结构，可结合当地工程经验，对浮力作适当折减或把地下结构底板以下的粘性土层作为压重考虑；②对于砂性土层中的地下结构，应按全水头确定浮力。

地下结构的抗浮力一般有自重、内部静荷载及上部的有效静荷载，也可考虑侧壁与地层之间的摩擦力。同时对抗浮安全系数的选取也进行说明，目前尚无统一规定，结合即将实施2013版《地铁设计规范》，不计地层侧壁摩阻力时不应小于1.05；当计及地层侧摩阻力时，根据不同地区的地质和水文地质条件，可采用1.10～1.15的抗浮安全系数。

2 不同规范抗浮验算对比分析

通过查阅与地下结构相关设计规范，针对现行不同设计规范对抗浮稳定验算的有关规定进行整理分析。根据《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008和《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001中对极限状态法、单一安全系数法等设计方法和作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值的定义和划分，对抗浮稳定验算的设计计算方法、作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值和荷载组合分项系数等方面进行了分析对比，具体如下：

（1）《混凝土规范》GB50010规定了混凝土结构漂浮验算时，采用承载能力极限状态下作用的效应设计值采用基本组合，给出了基于承载力极限状态设计法的抗浮验算的广义表达式。

（2）《荷载规范》GB50009提出了基于承载力极限状态设计法的结构漂浮验算时采用基本组合，规定了基本组合下永久荷载、可变荷载的分项系数取值原则及取值范围，但尚未明确水浮力属于永久荷载还是可变荷载。

（3）《地基基础规范》GB50007明确规定了基础抗浮稳定验算时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0。同时提出了简单浮力作用下基础抗浮稳定性的计算公式，明确了抗浮稳定安全系数取值，抗浮验算计算公式与地基稳定性的计算公式形式相同，但浮力和自重作用值为基本组合下的荷载设计值，单一安全系数法采用的是抗力和作用标准值，不符合单一安全系数法的界定，因此仅从计算公式形式上划分为类似单一安全系数法。

（4）上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）也明确规定了地下建筑物抗浮验算采用以分项系数表达的极限状态设计法，作用效应采用基本组合，但分项系数均为1.0。同时也提出了明挖法地下建筑物基于极限状态设计法的抗浮稳定性的详细计算公式，浮力和抗浮力作用值为基本组合下的荷载设计值，明确了抗浮力和浮力的荷载组合的分项系数。该规范中的抗浮验算设计规定是现行规范中唯一与《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153、《荷载规范》GB50009等规范一致，采用以分项系数表达的极限状态设计法。

（5）广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）规定了地下室抗浮稳定性计算公式，浮力和抗浮力采用荷载标准值。从抗浮稳定性计算公式形式，可界定为单一安全系数法。

（6）北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）提出了建筑物地基的抗浮验算计算公式，计算公式中水浮力和抗浮力采用标准值，规定了抗浮力中建筑物自重及压重等永久荷载的影响系数取值范围。抗浮验算计算方法可界定为基于以分项系数表达的极限状态设计法。

（7）《地铁设计规范》GB50157-2003规定了明挖法结构根据地质、埋深、施工方法等条件，必要时应进行抗浮、整体滑移及地基稳定性验算。仅对浮力和抗浮力的取值计算原则进行说明，并未明确浮力、抗浮力的采用标准组合值，还是基本组合值。同时该还给出抗浮安全系数的取值，但未明确采用何种计算方法。由于仅给出抗浮安全系数，结合工程设计人员理解和应用，笔者在此暂推断为单一安全系数法。

通过对各个规范中对抗浮稳定性规定的对比分析和理解，通过各规范中对抗浮稳定验算的设计计算方法、作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值和荷载组合分项系数等方面的分析解读，整理结果详见表1。

表1不同规范抗浮稳定验算计算的对比分析

项目

规范 验算公式 作用（荷载）组合 作用（荷载）的设计值 荷载组合分项系数 抗浮验算设计方法

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 基本组合 效应或抗力设计值 基于概率理论，以分项系数表达的极限状态设计法

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 ￣ 基本组合 荷载设计值 永久荷载在其他结构设计规范中没有具体规定时，应按工程经验采用不大于1.0的值。

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010

基本组合 荷载设计值 自重抗浮分项系数可取1.05～1.1，当仅采用自重进行抗浮时，不宜小于1.1；水浮力作用分项系数取1.0；

北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 11-501-2009

￣ 荷载标准值 永久荷载的影响系数，取0.9～1.0 极限状态设计法

国标《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 基本组合 荷载设计值 荷载分项系数均为1.0，抗浮稳定安全系数一般取1.05 类似单一安全系数法

广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003 ￣ 荷载标准值 ￣ 单一安全系数法

《地铁设计规范》GB50157-2003 ￣ ￣ ￣ 抗浮安全系数不计侧壁摩阻力时不小于1.05，考虑侧壁摩阻力时不小于1.15 单一安全系数法

注：表中单元格显示为“￣”，则认为规范未说明。

通过表中所列几种规范的对比，目前结构和地基抗浮稳定性验算的计算方法有两种：概率极限状态设计法和单一安全系数法。概率极限状态设计法是建立在以往大量的统计数据为基础上，是目前工程结构设计常用的设计方法，同时也是《工程结构可靠性设计统一标准》推荐的设计方法。单一安全系数法是根据可靠的工程经验或必要的试验研究得出的，是相对比较传统的一种稳定性计算方法。目前在基坑的稳定性验算中应用广泛。

鉴于目前《混凝土结构设计规范》和《建筑荷载》均是采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法，建议对地下结构的抗浮稳定性验算也从规范上统一采用概率极限状态设计法，避免规范采用不同计算方法，给工程设计人员带来不必要的误导。当然也不是机械的将结构构件设计的方法照搬到结构的抗浮稳定性验算设计中，简单的采用相同的荷载组合和相同的荷载系数，这样表面上是统一了设计方法，但实际上不正确的。地下结构的抗浮稳定性验算从规范上统一采用概率极限状态设计法，还需要工程科研和设计人员付出更多的努力，在工程实践中进行相关的监测，以便收集相关统计数据，为采用概率极限状态设计法奠定基础。

鉴于目前上海市工程建设规范《地基基础设计规范》中已明确提出了地下建筑物抗浮稳定性验算以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计法的计算公式，在其它规范或地方标准中未明确给出地下结构抗浮稳定性验算计算方法和公式时，可采用《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010的计算方法和公式。

3结论和建议

综合上述，地下结构抗浮稳定性验算设计方法宜与现行的建筑结构设计规范中结构构件的设计计算方法统一，采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。在其它规范或地方标准中未明确给出地下结构抗浮稳定性验算计算方法和公式时，建议可采用《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010的计算方法和公式。水浮力和抗浮力采用基本组合，自重荷载的分项系数取1.05～1.1，水浮力作用分项系数取1.0。为地下结构的抗浮稳定性验算提供了参考，能更加明确的对地下结构工程抗浮进行设计，避免出现抗浮问题。

参考文献

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010．

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50009-2012建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2012．

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2011．

上海现代建筑设计（集团）有限公司．上海市工程建设规范：DGJ08-11-2010地基基础设计规范[S]．上海，2010．

抗浮设计论文篇（7）

随着科技的发展和城镇化脚步的加快，我国大部分城市面临着环境恶化、土地资源紧缺的状况，目前最令人关心的是如何有效地利用城镇的土地资源，而地下泄排水工程占用城镇土地的大部分面积，如何使这部分土地能够经济有效的利用，并能绿色环保是有关人士关心的话题。我国城镇开发地下资源的历史相对较短，但是随着经济的发展，向地下索要资源能够有效地解决城镇土地的可持续发展利用的瓶颈问题，目前大部分城市都在极力开发地下资源，做到土地资源的效益最大化。在这里不得不提的是，许多城市建有功能体系相对完整的地铁设施，大批的城市改造和地下城建设像雨后春笋般涌现。这下大大小小的地下建设，必然需要对这些大型地下结构的泄排水减压抗浮控制技术进行研究，如何在最低的成本下，解决这些抗浮问题，使其对周边环境的影响最小是有效地开发地下空间需要考虑的关键所在。

1 研究意义

在实际的工程建设中，一些设计者由于缺乏对地下结构浮力机理的了解，有的更是缺乏对地址和水文相关理论的研究，以致在设计过程中，出现过高计算浮力的载荷和对地下结构浮力荷载的预估不足，这样造成城市的地下抗浮安全存在隐患，所以工程界和学术界都在不断地引进新的科学理论来建立相对完整的抗浮减压系统。

2 泄排水减压抗浮控制系统的研究

2.1 常用的抗浮方法

对于水下浮力较大的地下结构，我们通常采用抗浮锚杆、抗浮桩和永久性降排水抗浮的常规方法。

2.1.1 抗浮锚杆法

所谓抗浮锚杆的方法就是指采用将锚买入岩土的深处，利用摩阻力来达到抗拔力的效果，进而降低水下的浮力作用，通常情况下，锚杆承受的是土压力和一些其他负载所承受的压力，这种抗浮方式被称为被动抗浮。该抗浮方式下比较适合土层建筑，没有过多的布置方式，并且有着施工方便、造价低廉和抗浮效率高的特性。缺点就是锚杆在注浆的情况下容易拉裂，造成主筋在受到地下水的腐蚀下恶化，以致需要增加防腐功能，并且防腐成本高。当锚杆与地下水位的接点造成渗水时，就会限制了锚杆抗浮的效果。目前我国正在采用探索新的锚杆材质，达到预防腐烂的效果。

2.1.2 抗浮桩法

所谓抗浮桩就是将桩体放入岩土的深处，靠其自身和桩侧的摩擦阻力来达成抗浮力的效果，也是属于被动抗浮的一种。抗浮桩通常采用预制桩。沉管灌注桩和钻孔桩等桩型。为了达到提高抗浮的效果，一般采用扩底桩这种桩型，其设计方法是以每一根所受地下水浮力相同的原则来达到最佳效果。这种桩体承受能力强，并且在国内的施工技术相对成熟，但是施工的费用偏高。并且在施工过程中极易产生泥浆使得城市的环境恶化，造成二次污染。另外，由于浮力过大造成受拉现象，导致桩体自身造成容易腐蚀的现象，因此必须严格控制裂缝的宽度和裂缝的出现。这种方式的抗浮作用的理论体系和设计要求不够完善，实际操作中仍按照传统的抗压计算方法来设计。在实际中我们可以利用抗拔桩的承载力来确定抗浮桩的承载力。

2.1.3 永久性降排水抗浮法

所谓永久性降排水抗浮是利用永久性降水和排水的措施来使基础的底座水位始终处于预定的标准之下，能够有效地减少和消除地下水对建筑物的浮力作用，进而达到使建筑物具有抗浮的作用。该种方式不同于以上两种方式，该方式属于主动抗浮方法。其中降排水的措施主要是采用在地板下方放置倒滤层和积水盲管，使地下水能够集中地涌入到集水井当中被集体抽走，使得原有的浮力大大减小。此方式在施工过程中较方面，并且成本低廉，比较适合在渗水率较低的水面施行。当遇到渗水率较高的土层时，就会造成抽水的成本大大增加，除此之外还会造成附近区域土壤塌陷。因此在这种情况下，需要采取确保使盲沟不淤的措施，另外要注意定期进行维护，保证排水系统能够正常有效地运行。

从以上四种方法我们可以看出，每一种方法都有其各自的利弊，因此应该根据具体的土壤结构选择合适的地下抗浮方式。

2.2 抗浮方案选择

在选择抗浮方案时，我们可以根据最低的成本，最先进的技术和最可靠的施工方式，并结合工程的特性、地质情况、环境情况等因素选择最合理的抗浮方案。

本项目主要以居民区娱乐场所为研究对象，土地上方设有大型结构的设施，并且自重承载能力小，抗浮的安全存在严重的隐患。根据地质勘探情况，可以看出该地的地下水对混凝土有微弱的腐蚀现象，对结构钢筋和钢结构具有中等的强度腐蚀作用。因此可以考虑采用以上的三种抗浮措施结合使用，在施工前，需要从技术和成本方面作比较系统的考虑后才可以确定最优的设计方案。

2.2.1 锚杆抗浮措施

锚杆抗浮的使用，从以往的施工经验得出，此次的项目我们可以采用直径为180mm的锚杆，在纵横两个方向按照2m的间距进行设置，锚杆的长度为20mm为宜，抗浮的预估值设为400kN.考虑到注浆体的开裂造成的腐蚀作用，必须对锚杆外加抗腐蚀的处理措施，这样会增加一部分的工程处理费。另外，相对于抗浮桩的方案，锚杆抗浮可以使基础的地筏板的厚度减少大概15cm，可以减少成本。若比较单元以8.4m的标准住网，可以设置将近15根左右的锚杆。每米的抗浮锚杆的综合费用按照300元进行计算，总共的成本约为3341.23万元。

2.2.2 钻孔灌注抗浮措施

根据工程经验，我们可以采用直径约为1m的混领土的灌注桩进行抗浮，此纵横方向按照4m进行设置桩距，抗浮的长度可以取值为15m，抗浮的预估值可以达到1200kN。由于灌注的断桩的面积大，混领土材质的桩体能够保证质量和密度，持久耐用，效果较好，由于地下水对混凝土的腐蚀较小，因此不需要对其进行防腐措施处理。同样比较单元以8.4m的标准住网，只需要设置3根抗浮桩即可，按照每立方米2200元的标准计算，单元的抗浮费用将达到8万元，预计总成本有2900万元

2.2.3 降排水抗浮措施

根据地质勘探结果，此次工程采用的是对地下连续墙作为开挖的支护，具有弱透水性能，降低的阻隔之外的地下水的联系，因此很大程度上降低了施工降水和泄排水的引发周边环境恶化需要疏水的费用。因此采用较合理的降排水方式能够有效地减少地下水浮力，从而能够经济地解决大型结构的抗浮问题，根据工程造价进行预估成本约780万元。

综上所述，考虑到方案的经济有效性、技术的先进性、安全的可靠性和施工的便利性，最终考虑采用降排水的抗浮方案。

参考文献

抗浮设计论文篇（8）

1 概述

建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。基础是建筑物的根本，属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着整个建筑物的安危。因此基础设计的重要性可想而知，其中地下室的抗浮设计更是不容忽视。

2 地下室的抗浮设计分为三种情况

2.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。

2.2 下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。

3 地下室的抗浮设计水位选取

一般情况下，抗浮设计水位可采用地质勘察报告会所提供的抗浮设防水位。当地勘中没有提供该参数时，抗浮设计水位可综合考虑如下几种情况：

3.1 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定；

3.2 无长期水文观测资料时，可采用丰水最高稳定水位（不含上层滞水），或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

3.3 当平整场地后的场地标高高于原有地面时，应按照整平后场地的情况来确定水位标高。

3.4 对于台地可按照勘察期间的实测平均水位增加2~4m；对于一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1~3m；雨季勘察时取小值，旱季勘察时取大值。

3.5 施工期间的抗浮设防水位可以按照1~2个水文年度的最高水位确定。

4 地下室抗浮验算

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：

s——地下水对地下室的浮力标准值；

g——结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；

k——抗浮安全系数，可取1.05.

除对地下室进行抗浮验算外，还应对地下室底板进行承载力验算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

当k>1.05时，如果安全系数刚刚超过限值，可以采取增加自重的方法来抗浮要求。

5.2 设置抗拔桩、抗浮锚杆：

这里着重介绍一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。

6 结论

地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮应引起足够重视。

参考文献:

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》.北京：中国计划出版社，2010.

抗浮设计论文篇（9）

中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：

一、工程概述

某建筑工程3栋，楼层数28层，设两层地下室，鉴于场地地处沟谷内，周边地下水位较高且向该低洼处渗流补给，抗浮设防水位统一取27．0m，地下水水头差为9．7m，则地下水浮力为97kPa。根据结构自重不同，将场地需采取抗浮措施的区域分为I、Ⅱ两个区，为便于抗浮设计，根据中风化岩体埋深又分为若干个小区，见图l所示。其中场地西北部消防车回车场为I区，结构自重为39kPa，地下水净浮力为58kPa；其余区域为Ⅱ区，结构自重为53．45kPa，地下水净浮力为43．55kPa。因此，需考虑抗浮措施。

图1 地下室抗浮锚杆设计分区图

二、抗浮技术措施的选取及设计

（一）抗浮技术措施选取

抗浮技术措施一般采用降排截水、压重、抗浮桩、抗浮锚杆(索)以及联合措施。该工程抗浮技术措施的选取经历了曲折过程，曾经先后论证了设置排水盲沟+压重方案、人工挖孔桩方案、抗浮锚杆方案，以及人工挖孔桩与抗浮锚杆联合方案。

排水盲沟+压重方案：在地下室周边及底部设置排水盲沟，将地下水向西南角低洼处的市政雨水井中自溢，使地下水位稳定地控制在高程24．0m，然后在纯地下室的顶板上(即广场区)覆土来抗浮。排水盲沟方案在星河丹堤E区F区等项目中有成功采用。但考虑到本工程若采用覆土又需加深地下室埋深，造价将增高，因此该方案被放弃。

人工挖孔桩方案：该地块内的3栋高层建筑物采用人工挖孔桩基础，因此抗浮措施也可采用人工挖孔桩方案。挖孔桩作为抗拔桩，入岩需有一定深度才能保证提供足够的抗拔力，但鉴于本场地基岩埋深起伏大挖孔桩施工需采取爆破措施，经爆破松动的桩周岩体难以提供较高的摩阻力，而且地下水量较大，因此该方案被放弃。

人工挖孔桩+抗浮锚杆联合方案：基本设想是在场地西北部基岩埋深大的区域采用挖孔桩抗浮，其余区域采用抗浮锚杆抗浮。这种联合方案的作用效果很难理论上分析清楚，因此这个方案也被放弃。

经过多次专家论证，最终采取较成熟的抗浮锚杆方案。

（二）抗浮锚杆设计

(1)土层锚杆的加固机理

土层锚杆是一种新型的受拉构件，它把来自外部的荷载，通过拉杆的拉结作用传递到锚固体，再由锚固体将荷载分散到周围稳定土体中去。它一端与结构物或挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的抗拔水浮力。当它垂直于地面方向，通过锚固体对其周围土的摩擦力，将锚杆所受的抗拔力传递到周围稳定土体中去，便起到土层锚杆的抗浮作用。

(2)抗浮锚杆设计与计算

场地内中风化岩体埋深(从地下室底板底起算)，除场地西北角外一般小于12．0m，特别是场地东南角中风化岩体已出露，因此采用岩石抗浮锚杆，要求锚杆均进入中～微风化岩体中，以利于变形协调。按地区经验，锚固体直径不小于150mm，锚杆抗拔力特征值不小于 400kN，配筋为3根HRB400型直径28mm钢筋点焊成束。纯地下室柱网间距一般为7．9mX7．9m，各柱网内锚杆问距2．0m X 2．0m，两柱间地梁下布设2根锚杆。I区面积11 l1m2，布设222根锚杆；Ⅱ区面积5397m2，布设904根锚杆。

①整体稳定性验算

整体稳定性验算按下式计算：

(1)

式中w——结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和(kN)；

N——锚杆数量

n——锚杆数量；

Nth——单锚抗拔力标准值(kN)；

F——地下水浮力。

对于I区，结构自重总和W为43329kN，地下水浮力F为107767kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为71040kN，则整体稳定性系数为1．06，满足要求。

对于Ⅱ区，结构自重总和W为288469．65kN，地下水浮力F为523509kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为289280kN，则整体稳定性系数为1．10，满足要求。

②裂缝控制验算

关于抗浮锚杆裂缝控制的验算，国标或行标中暂未明确要求。在地方规范中有提及：广东省标准中要求，对锚固杆件应有可靠的防腐措施；对抗拔桩应验算桩身裂缝宽度，其最大裂缝宽度不应超过0．2mm；上海市标准中规定，土锚锚固体根据所处地下介质腐蚀情况，可分别按轴心受拉构件验算其强度及裂缝开展宽度，在一般情况下，永久性锚杆锚固体轴心受拉最大裂缝宽度不超过0．2mm。

因此，按上海市标准计算锚固体最大裂缝宽度为0．1 1mm，满足规定要求。另外，若按“混凝土结构设计规范”，最大裂缝宽度计算值为0．26mm，两者的区别在于计算公式及参数取值略有不同。

③设计原则及设计参数

根据水质分析、土的易溶盐分析报告，场地地层对永久性锚杆无腐蚀性，采用Ⅱ级简单防腐措施。锚杆为全长粘结型砂浆锚杆，灌注 M30水泥砂浆；锚侧土层(含砂粘性土、砾质粘性土、全风化及强风化花岗岩)综合摩阻力特征值大于25kN／m，中～微风化岩体综合摩阻力特征值大于90kN／m，微风化岩体综合摩阻力特征值大于l 50kN／m。锚杆非锚固段长度取2．5m，考虑到基岩裂隙发育且锚侧岩土层厚度变化大，锚杆须锚人中～微风化岩体中。

根据结构设计要求，抗浮锚杆在设计荷载作用下位移量应小于l5mm。锚筋伸入底板中35d(d为锚筋直径)取1．0m。在锚头与底板接合处，待砂浆体凝固后凿一深l50mm槽，填充S 的防水砂浆。

④抗浮锚杆长度分区

场地西北部I1区，含砂粘性土残留厚度0．21～0．26m，砾质粘性土厚4．6～5．3m，全风化岩体厚1．5～2．5 m，强风化岩体厚 1．8～2．2m，中风化岩体厚0．0～0．4m。中风化岩体埋深8．16～10．21m。锚杆须进入中～微风化岩体中不少于3．0m，锚杆长度为12．0m。

抗浮设计论文篇（10）

1引言

地下室是城市化规划和基础建设的关键组成部分，为了更加有效的解决城市整体空间的不足，必须大力发展地下室，这样可以填补我们地面上空间的不足。地下室是建筑的基本支撑体，在使用过程中承受了很大程度由基础抗浮力带来的压强与荷载，此项基础抗浮力问题需要重视起来，虽然地下室在建设过程中设计了很多关于基础抗浮力的措施，直接导致整体工程重量和成本大大增加，同时也会产生很多问题，基础抗浮力已经影响到整个建筑结构功能，目前我们采取底板抗浮锚杆，这项设计有效解决了基础抗浮力问题，大大保证了建筑的稳定和安全。因此在本文笔者结合多年实际工作经验，近几年，虽然建筑在底板抗浮锚杆设计及运用上取得了不小的成绩，但底板抗浮锚杆设计及运用机制仍有待于完善和发展。因此必须结合现代化信息技术不断地提高创新技术水平，才能增强城市化发展市场竞争力，为社会经济持续发展奠定基础。

2水浮力对地下室底板结构的作用与影响

2.1水浮力对地下室底板结构的作用

地下室建筑底板结构中水浮力是保证整体建筑的安全质量，也就是水浮力对整体建筑钢筋混凝土结构的力量，根据调查水浮力常有的两个水位为抗浮水位、设防水位，目前地下水浮力对地下室底板会产生三种作用，分别为：水浮力比地上建筑质量大，地下底板出现情况；水浮力与地上建筑质量相等，地下室出现状况；水浮力比地上建筑质量小。

2.2水浮力对地上建筑结构的影响

对于上述三种情况，水浮力作用在地下室底板上面，不管出现其中任一情况，只要水浮力量较大，就会直接导致地下室底板受到水浮力而产生巨大力量，一旦当整体地下水位有所下降时，同时也会导致水浮力也变小，这就实现水浮力对建筑结构产生一定的降低，从而保证建筑地下室的结构安全。同时地下水浮力会对建筑地下室结构有着很大影响，例如：导致整体结构的损坏、结构变形、严重会将整体建筑坍塌等。所以在高层建筑建设时，地下结构很难抵抗水浮力就需要将地下室底板进行科学化设计，保证地下室底板能够承受住水浮力的作用。

3地下室底板抗浮锚杆的施工重点

建筑工程在进行地下室底板抗浮锚杆结构设计时，整个施工队与设计团队进行前期实验，经过施工实验后得到数据进行分析比对，进行地下室底板抗浮锚杆结构设计调整，保证可以调整到最佳值，在施工过程中，钻探孔边缘进行实验，实验过程中锚杆进行抗拔实验，看实验结果是否可以满足各项需求，地下室建筑整体结构不会破坏。在地下室底板施工前期，把中支架需架好，并用均匀的保护膜进行包裹，进行钻孔时，钻孔深度会随着泥浆特性而变化，所以在进行施工时要时刻根据泥浆的特性进行调整，并为地下室底板钻孔提提供保障。钻孔后锚杆先放入后再进行注浆，钻孔深度要不小于锚杆长的90%，锚杆放入时避免有损坏、弯曲、压伤等现象，注浆时要保证从上到下进行灌浆。

4某市地下室底板抗浮锚杆的设计及底板比较设计

4.1工程概况

某市有一个裙楼3层，主楼分别为31层、38层，这个建筑物主要用途为商住楼，该商住楼有两层地下室，地下室不在主楼和裙楼下边，由于主楼和附属楼采用建筑结构不同，分别为钢筋混凝土剪力墙结构、钢筋混凝土框架。所以经过施工队与设计确认和商讨后，此次采用钢筋混凝土独立和墙下条形基础进行施工，在进行施工设计时地下室底板采用抗浮锚杆结构进行抗浮。

4.2地下室底板设置抗浮锚杆后的实际效果

4.2.1明确布置方案抗浮锚杆与其他桩基础不同，它本身有着很多特性，这些特性尤为突出，在进行地下室底板施工时，要进行前期准备和考察，不仅要确定锚杆强度和柱子间距离，也要考虑到地下水浮力和底板间的性能。所以此次方案在进行地下室底板铺设时，抗浮锚杆铺设成网状结构，目的可以有效载荷水浮力。4.2.2抗浮锚杆取值抗浮锚杆选择标准需根据建筑设计规范进行选择，对于本工程锚杆选择直径为30。主楼选择956根，裙楼选择3444根，每个抗浮锚杆承受最大载力为162kN，在施工前期进行实验后，每根抗浮锚杆载力算出，锚杆总数量不可少于具体数量的3~4%，锚杆具体做法详锚杆大样图如图1。4.2.3地下室底板设置在进行地下室底板施工时，由于地下土层均为中风化花岗岩，必须按照施工前的进行铺设，如果不按照施工前进行铺设的话，可以将地下室底板适当加厚。但底板厚度增加会导致岩石施工难度增加，配筋也要进行改变。在实际过程中柱下基础范围外增加抗浮锚杆进行抵消水浮力。4.2.4抗浮锚杆布置因为此次设计将抗浮锚杆结构放入地下室底板内，由于每个抗浮锚杆承受最大载力为162kN，可以充分将锚杆与底板结合，降低水浮力作用。

5地下室抗浮锚杆施工应该注意的问题

目前现在市面上抗浮锚杆材料有很多种，例如一些高强度钢筋、热扎带肋钢筋和一些其他材料构成的高强度钢筋。这些材料构成的钢筋各有不同，因为组成材料不同导致性能、直径、强度等级都会有所不同。所以抗浮锚杆的固定方式必须由机械进行固定，根据相关工作人员的设计进行详细、准确的固定。设计师在进行设计图纸时，要将图纸标示清楚，对于每一个钢筋的使用和固定都要在图纸上显示出来，为了让施工单位可以明白设计师用意，完成此次地下室建设。在进行施工前期应该对将要使用的锚杆进行初步处理动作，上面如果有锈需要人工将锈处理后方可使用，使用时需人工作业将锚杆安放，放置后需进行灌浆作业，把钻完后的孔全部注满，注满的标准为1.2以上充盈系数，并达到国家规范的保护层厚度。如果施工时锚杆需永久保存，则要在锚杆上不仅处理锈也要增加防腐材料，在进行灌浆时也要用清水，切记不要使用污水进行材料搅拌，锚杆与底板进行连接需要焊接处理，每一个焊接处必须检查，不可有缺焊和漏焊现象的发生，施工时尽量选择机械进行作业，并把抗浮锚杆头部进行清理干净，保证抗浮锚杆可以安全作业。

6结束语

随着城市数量和规模的扩展，城市建筑开始进行有目的的规划和设计。我国的经济水平不断提升，对城市基础建设和城市规划也不短加强。地下室对城市的空间以及经济发展产生的影响非常大。而作为建筑的基础，地下室抗浮锚杆的设计具有举足轻重的作用。由于现在抗浮锚杆不仅价格便宜，施工过程中方便快捷，在目前建设领域中，抗浮锚杆使用得到了结构工程师们的广泛认同，为建筑领域提高了整体施工水平，本文简要论述了地下室抗浮锚杆的设计分析，地下室抗浮锚杆的设计分析仍需不断地改善。创新需高技术人才，采用合理方式和管理手段，才能促进地下室抗浮锚杆的设计及运用的发展和生存。为了增强地下室抗浮能力，必须在一定程度上加大地下室抗浮锚杆的设计及运用力度，为建筑工程赢得一个良好的环境。

参考文献

[1]袁鹏博.岩土地质抗浮锚杆的试验研究与理论分析[D].青岛理工大学，2013.

[2]陈棠茵.深圳市抗浮锚杆试验应力-变形性状研究及极限承载力的确定[D].中国地质大学，2003.