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摘要：由于當前民用建筑設計中，高層和超高層建筑逐漸增多，基礎埋深逐漸加深，同時裙房、純車庫地下室或廣場的地下商場等建筑物越來越多。當建筑物存在地下室，且基礎埋深較深，基礎埋深超過建筑物抗浮設計水位時，建筑物基礎底板應考慮水浮力的作用。文中簡單介紹設計中最為常用的幾種抗浮措施及其計算方法。設計時應根據項目情況合理選用。...

淺析建筑物基礎抗浮設計

張俊利 13891858763

（陜西同濟土木建筑設計有限公司  郵編:710002）

    當前民用建筑設計中，高層和超高層建筑逐漸增多，基礎埋深逐漸加深，同時裙房、純車庫地下室或廣場的地下商場等建筑物越來越多。當建筑物存在地下室，且基礎埋深較深，基礎埋深超過建筑物抗浮設計水位時，建筑物基礎底板應考慮水浮力的作用。當建筑物的水浮力標準值大于建筑物的抗浮重量時，尚應對建筑物進行抗浮設計。

    一、抗浮設計水位及水浮力計算

    抗浮設計水位應由勘察報告提供，抗浮設計水位應根據長期水文觀察資料確定，并綜合考慮諸多因素進行確定，建筑物在設計基準期內的抗浮設計水位不應高于設計時計算所采用的抗浮設計水位。

    水浮力計算

    qw=γγw V

    qw   水浮力設計值

    γ   水浮力荷載分項系數，當地下水位變化劇烈時，取1.4；當地下水位變化不大時，取1.35

    γw  水的重度，可取10KN/m3

    V    建筑物在抗浮設計水位下排開水的體積（m3）

    二、抗浮措施

    當水浮力標準值大于建筑物的抗浮重量時，需要采用必要的抗浮措施，以保證結構安全，工程中常采用多種抗浮方法，如增加結構配重來平衡水浮力（稱自重平衡法）；設置抗拔工程樁、抗浮錨桿（稱抗力平衡法）；基礎底板采用疏、排水措施，釋放水浮力；或采用前幾種方法綜合處理。現就對最常見的自重平衡法和抗力平衡法的抗浮設計進行闡述。

    自重平衡法，即采用回填土、石或混凝土等進行平衡水浮力。滿足：

    G/S k ≥K      

    G   抗浮重量，即結構自重及其上作用的永久荷載標準值的總和，不包括活荷載

    S w  水浮力標準值

    K   地下結構抗浮安全系數，一般取1.05

    (2）抗力平衡法，即設置抗浮錨桿或抗拔樁，來消除地下水浮力。滿足：

    G/S w +nR≥K

    R   單根抗拔樁或錨桿抗浮承載力特征值

    n   抗拔樁或抗浮錨桿的數量

    三、水浮力對基礎、防水板的驗算

    1、滿足自重平衡法的常用基礎形式有獨立基礎加防水板、條形基礎加防水板、筏板（這里的筏板概指梁筏、平板筏），這幾種基礎形式的基礎一般都需滿足自重平衡法的要求，對于樁筏是例外，在工程樁即是抗壓樁又是抗拔樁時，可不滿足自重平衡法的要求。

    滿足自重平衡法的基礎，在標準組合下，既要滿足地基承載力的要求，又要滿足標準抗浮（自重平衡法），基礎內力驗算時按最不利進行控制驗算。

    （1）獨立基礎加防水板、條形基礎加防水板

    獨立基礎加防水板、條形基礎加防水板的基礎應考慮防水板內力的影響，由于設計地下水位較高時，防水板承擔了地下水浮力，同時又將其反力傳遞給獨立基礎、條形基礎，故設計時應考慮防水板對基礎的影響；在計算此類基礎類型的防水板時，由于防水板上水浮力和防水板及其上的覆土、建筑面層自重相抵消，故防水板無需計算，可按規范最小厚度采用構造配筋，注意獨基加防水板基礎中，當防水板厚度大于等于250mm時，仍另設基礎拉梁時，往往會引起防水板內力分布的變化，改變獨基加防水板基礎的傳力途徑，受力復雜。設計時可不另設基礎拉梁，必要時可在防水板內利用板內鋼筋設置暗梁。此類基礎形式應在防水板下設置軟墊層，這樣才能使獨立基礎、條形基礎受力情況接近典型的獨基、條基。

    （2）筏板基礎

    對于筏板基礎由于在自重平衡法下的筏板基礎水浮力不起控制作用，基礎內力驗算時不考慮水浮力的有利影響，按基本組合內力最大值計算。這里簡單介紹一下當筏板基礎的水浮力在滿足自重平衡法時差一點時，通常有幾種方法，盡可能提高基礎埋深高度，減少水浮力；增加基礎底板及其建筑面層的自重；更為簡單經濟的將基礎底板外挑，利用外挑板上的覆土自重，就可以滿足平衡水浮力的要求，該法值得推薦。由于地基反力不均勻，設計時應考慮局部抗浮滿足要求。

    2、抗力平衡法的常用基礎：抗拔樁獨立承臺加防水板、樁筏基礎、或筏板基礎加筏板加抗浮錨桿。

   （1）抗拔樁獨立承臺加防水板

    這種基礎形式較為常用，獨立承臺下的抗拔樁數量應滿足該承臺范圍內防水板所傳遞的水浮力（扣除防水板及其面層自重的水浮力），又要滿足在不考慮水浮力的作用，建筑物上部標準組合下的所需的樁數，樁基為抗拔樁兼做抗壓樁使用，獨立樁基承臺驗算以建筑物基本組合驗算控制，防水板驗算可采用pkpm-jccad程序下的防水板抗浮驗算，該法對防水板采用有限元進行分析，根據項目情況填寫抗浮設計水位等參數進行計算，計算的配筋應滿足規范要求的最小配筋率。

    （2）樁筏基礎

    樁筏基礎要求筏板下的樁數量應滿足該基礎筏板所傳遞的水浮力（扣除基礎板及其面層自重及上部建筑傳遞到筏板的恒荷載標準值），又要滿足在不考慮水浮力的作用，建筑物上部標準組合下的所需的樁數，樁基為抗拔樁兼做抗壓樁使用，樁筏基礎可采用pkpm-jccad程序下的樁筏、筏板有限元進行計算，按實際情況填寫工程的各項參數后，可給出筏板、樁基在各種組合下的結果。

    （3）抗浮錨桿

    抗浮錨桿是利用土層與錨固體的粘結強度提供抗拔承載力，來抵抗水浮力。通常錨桿在基礎底板下的布置分為分散式和集中式兩種。分散式錨桿布置時，對基礎而言，抗浮錨桿分散布置的拉力與水浮力大小相等方向相反，互相抵消，建筑物基礎反力按正常基礎進行結構分析及配筋，不考慮水浮力的影響。集中式布置錨桿，一般布置在基礎梁兩側一定范圍內，來平衡該基礎梁受力范圍區域所傳來的水浮力，但由于水浮力實際作用于基礎底板時是均勻的，因此集中布置錨桿，其拉力僅起支座抗浮作用，并不能影響基礎底板水浮力的作用分布情況，故基礎底板應考慮未布置錨桿范圍內水浮力的影響，該部分基礎板應與建筑物自身的地基反力疊加進行基礎驗算。并按最不利荷載組合進行配筋。所以盡可能采用分散式錨桿布置，簡化結構計算。

    （4）抗力平衡法中，樁基、錨桿應考慮的問題

    抗拔樁基單樁軸向抗拔承載力應進行現場試驗確定，樁身配筋應按荷載效應基本組合下樁頂的軸向拉力設計值進行配筋驗算，并按規范要求進行抗拔樁的裂縫驗算，抗拔樁裂縫應按0.2mm進行控制。這是抗拔樁基所必須滿足的。其余注意事項同常規樁基。

    抗浮錨桿的設計主要包括錨桿承載力的計算、桿體截面積的計算和錨桿數量的計算。單根的錨桿軸向抗拔承載力應進行現場試驗確定，并滿足規范對錨桿布置間距長度等要求。對于巖石錨桿基礎還用滿足基礎規范8.6中的相關要求。

    小結，由于抗浮設計水位是個復雜的問題，而抗浮設計水位又是決定抗浮設計的一個決定性參數，抗浮設計水位的確定又直接關系到抗浮的安全性和經濟性，設計時應會同地勘單位根據項目情況合理確定抗浮設計水位并選擇合理抗浮方法，做到有效、安全、經濟，并應考慮抗浮設計中存在的不確定性因素，如局部抗浮驗算、基礎梁板的裂縫控制、抗拔錨桿受力不明確等不利因素。避免后期使用中存在隱患。

(本文來源：陜西省土木建筑學會    文徑網絡：雷丹 尹維維 編輯    劉真 文徑 審核)

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