淺談高層建筑地下室的抗浮驗(yàn)算

摘要：本文根據(jù)理論、規(guī)范，結(jié)合具體工程實(shí)例，簡要介紹了筏板基礎(chǔ)整體抗浮驗(yàn)算以及獨(dú)立柱基加防水底板的抗浮驗(yàn)算。

關(guān)鍵詞：水浮力 抗浮 獨(dú)立柱基加防水底板

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長，工程建設(shè)行業(yè)也在不斷發(fā)展，尤其在城市，高層建筑越來越多，高層建筑中一般都帶有一層地下室甚至多層地下室。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，建筑物所受的水浮力很大，如不進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，將給結(jié)構(gòu)留下安全隱患。近幾年來，有不少地下室因地下水的作用造成工程事故，有的地下室底板開裂、漏水，有的出現(xiàn)整體上浮等。

下面結(jié)合某住宅小區(qū)中的一棟住宅樓簡單介紹抗浮設(shè)計(jì)。

1 工程概況

本工程位于丹東市振安區(qū)鴨綠江北側(cè)，該住宅樓局部帶三層裙房，地上部分共17層，其中一層至三層為商業(yè)建筑，以上14層為住宅，地下室一層，主要為設(shè)備用房及自行車庫。結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，首層平面圖如圖一所示：

圖中粗線包圍部分為主體部分，左側(cè)及上部為裙房部分。

2 場區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告：本場地的地下水主要含水層為卵石層，地下水類型為潛水。主要補(bǔ)給來源為大氣降水及鴨綠江水側(cè)向補(bǔ)給，并受鴨綠江潮汐影響，勘察過程中測得初見水位距自然地面4.5～6.5m，測得鉆孔內(nèi)的穩(wěn)定水位距自然地面4.3～7.4m，地下水位年變化幅度大約1～2m。由于本場地濱臨鴨綠江，根據(jù)建筑物使用年限及丹東地區(qū)歷年經(jīng)驗(yàn)，考慮洪水期具體情況，場區(qū)地下室抗浮設(shè)防水位采用自然地面高程進(jìn)行計(jì)算。

3 地基基礎(chǔ)類型

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和地基土情況，因主體部分和裙房層數(shù)相差大，豎向荷載差特別大，為減少主體部分和裙房之間基礎(chǔ)沉降差以及充分發(fā)揮地基承載力，主體部分采用平板式筏板基礎(chǔ)，裙房部分采用獨(dú)立柱基加防水底板的基礎(chǔ)形式，筏板基礎(chǔ)和裙房獨(dú)立柱基在施工期間采用沉降后澆帶分開，協(xié)調(diào)兩種基礎(chǔ)之間的沉降差異和釋放高層筏板周邊的整體附加彎矩。

4 基礎(chǔ)抗浮驗(yàn)算

本住宅樓±0.000=7.800，室外地面絕對標(biāo)高為7.400m，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的結(jié)論及建議中第8條，設(shè)防抗浮水位為設(shè)計(jì)室外地坪，因此，抗浮設(shè)計(jì)水位取為7.400m標(biāo)高。地下室層高為3.6m，經(jīng)初步設(shè)計(jì)，主體部分筏板厚度取為900mm，裙房部分防水底板厚度取為500mm。

4.1 主體部分筏板做為一個(gè)整體進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，具體過程如下：

筏板底標(biāo)高為：7.8-3.6-0.9=3.3m

整體抗浮驗(yàn)算筏板面積：A=874.35m2

上部結(jié)構(gòu)恒荷載：G1=88117.9kN

筏板自重（包含50mm厚面層，無覆土）：G2=(25*0.9+0.05*20)*874.35=20547.2kN

整體抗浮力為：G=G1+G2=108665 kN

總水浮力：Sw =γwhwA=10*（7.4-3.3）*874.35=35848kN

綜上，0.9G= 97798 kN>Sw，整體抗浮驗(yàn)算滿足要求。

另外，除應(yīng)對筏板進(jìn)行整體抗浮驗(yàn)算外，還應(yīng)對結(jié)構(gòu)自重較小區(qū)域或選取其他不利區(qū)域進(jìn)行局部驗(yàn)算，此處略去。

4.2 裙房部分為獨(dú)立柱基加防水底板，現(xiàn)取圖一中左側(cè)陰影填充區(qū)域（見圖2）一個(gè)防水板計(jì)算單元為例。

筏板底標(biāo)高為：7.8-3.6-0.5=3.7m

防水板計(jì)算單元面積：A=43.2m2

由柱傳來的上部結(jié)構(gòu)恒荷載：G1=(1464.3+1442.5+1277.3+15

39.6)/4=1430.93kN

防水板自重（包含50mm面層，無覆土）G2=(0.5*25+0.05*20)*43.2=583.2kN

抗浮力為：G=G1+G2=1430.93+583.2=2014.13 kN

水浮力為：Sw=γwhwA=10*（7.4-3.7）*43.2=1598.4kN/

綜上，0.9G=1812kN>Sw，此防水板計(jì)算單元抗浮驗(yàn)算滿足要求。

5 總結(jié)

本文結(jié)合具體工程實(shí)例簡單介紹了筏板基礎(chǔ)的整體抗浮驗(yàn)算和獨(dú)立柱基加防水板的抗浮驗(yàn)算。當(dāng)基礎(chǔ)抗浮驗(yàn)算不能滿足要求時(shí)，需采取必要的抗浮措施，保證基礎(chǔ)安全。實(shí)際工程中可采用多種抗浮方法，如增加結(jié)構(gòu)配重，設(shè)置抗拔樁、抗浮錨桿，基礎(chǔ)底板下釋放水浮力等。當(dāng)高層與裙房之間未設(shè)縫時(shí)，高層的沉降相對較大，而裙房沉降較小，如果因抗浮不滿足要求而將裙房范圍設(shè)置抗拔浮樁，由于抗拔樁的支承作用，裙房的沉降將受到限制，就加大了高層與裙房的沉降差，應(yīng)考慮其影響。另外需要注意，進(jìn)行筏板以及防水板承載力計(jì)算時(shí)各種荷載的分項(xiàng)系數(shù)取值與抗浮驗(yàn)算時(shí)不同，應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定取值。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5007-2002）.

[2]全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施2009 結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）.

[3]朱炳寅.對獨(dú)基加防水板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì).建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)通訊.2007.

作者簡介：

王珊珊，2006年畢業(yè)于湖南大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)，現(xiàn)在大連市建筑設(shè)計(jì)研究院從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。