文道教育这些技术要点必须清楚！，高层结构：地下室抗浮分析
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高层建筑一般会设置地下室 ， 遇到地下水位较高的时候 ， 结构将受到的较大水浮力作用 。 随着地下空间的开发利用 ， 越来越多的问题伴随着地下工程的发展而产生 ， 由于设计不合理 ， 导致地下室产生不均匀沉降 ， 底板和上部结构开裂 ， 甚至地下室建筑物整体浮起等问题 ， 造成严重的经济损失 ， 因此抗浮分析显得尤为重要 。
一、技术要点
1.1抗浮水位计算
对于雨水较多的地区 ， 地下室抗浮设防水位一般不采用地勘报告给出的设计水位 ， 而是以室外地坪为设防水位 。 小范围建筑物的抗浮设计时 ， 可取室外周边地坪最低点作为抗浮设防水位 。 地下室长度大于100m ， 且四周地坪高度大于5m的坡地建筑 ， 如按低处地坪标高作为设防水位进行抗浮设计 ， 则偏于不安全 。 如按高处地坪标高作为设防水位进行抗浮设计 ， 则偏于保守 ， 造成浪费 。 较为合理的做法是根据地下室范围内的水头分布 ， 分区域抗浮设防 。
设定室外抗浮水位均等于各自室外地坪标高 ， 各个方向存在水头差 。 假设土层分布均匀 ， 按照工程水文学原理 ， 各个方向的水头连成一条折线 。 地下室实际土层分布虽有差异 ， 但其水头也应近似为一条斜线 。
按上述原理 ， 地下室各位置的水头可由两侧高低水头线性插值计算而得 。 考虑双向水头分布时 ， 因地下水会向水头值低的方向渗流 ， 所以确定某点的水头值时可取两方向中的小值来确定 ， 见图1.1?1所示 。
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图1.1?1坡地建筑抗浮水头分区示意图
1.2抗浮措施
地下室抗浮问题主要有“被动”和“主动”两种抗浮措施 ， 其中“被动”抗浮措施有增加地下室工程自重、在地下室底板增设抗浮锚杆以及布置抗拔桩；“主动”抗浮主要是地下室周围或者底部布置泄水孔 ， 通过泄水减压降低地下室水位来实现地下室抗浮 。
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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 。
（1）配重抗浮
抗浮时自重越大越有利 。 配重抗浮一般有在底板上部设低等级混凝土或钢渣混凝土压重和设较厚的钢筋混凝土底板两种方法 。 以上方法的优点是简单可靠 ， 当建筑物的自身重量与浮力相差不大时 ， 应尽量采用配重抗浮 ， 对工程造价的影响小 ， 适用于建筑物的自身重量与浮力相差不大的情况 。
（2）锚固抗浮
1）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 ， 设锚杆不失为一种既简便又经济的方法 。 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 ， 当浮力大于自重时 ， 锚杆处于受拉状态 ， 当浮力小于自重时 ， 锚杆又处于受压状态；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；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 ， 如果因腐蚀造成锚杆失效 ， 会造成严重后果 ， 这将在一定程度上限制其适用性 。
2）抗拔桩：抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重量来抵抗浮力 ， 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 ， 当存在荷载差异较大和地下水分布不均时会引起地基不均匀变形的问题 。 另外抗拔桩施工周期较长 ， 对机械和人员要求较高 。
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