分析房屋建筑地下室结构抗浮设计

分析房屋建筑地下室结构抗浮设计

陈金堂

广东广达建设集团有限公司 广东东莞 523000

摘要:现代人口增长速度加快，人们对于土地资源的需求率明显提升，为了提高土地资源的利用率，建筑体积和高度不断增加。高层建筑基础需要进行深埋，建筑层高越高，基础埋置位置也就越深。在大多数情况下，基础埋置深度、地下室底板深入都会比地下水位线更低。因此，抗浮设计在房屋建筑地下室结构设计中十分重要。文章针对房屋建筑地下室结构抗浮设计展开了分析，主要从破坏现象、原因以及设计方式三个方面进行了探讨，详细内容如下。

关键词:房屋建筑；地下室结构设计；抗浮设计

引言：

抗浮设计并不是偶然兴起的，在现代化城市发展过程中，建筑物数量明显提高，一些距离江河湖泊较远的土地大都已经被利用，为了满足人口增长需求和城市发展需求，不得不沿江河建造房屋，沿江房屋一般存在地下室结构^[1]。但是，在地下室结构设计中，一直以来都存在一个问题，那就是地下室深度超过了地下水位，这样就会导致地下室出现抗浮破坏现象，对整个建筑的质量以及安全造成影响。因此，必须对抗浮设计引起重视。

1、房屋建筑地下室结构抗浮破坏表现、原因

1.1地下室抗浮破坏表现分析和危害

地下室抗浮破坏以柱破坏最为常见和严重，一般是柱的两端位置被破坏以柱顶为主，当地下室达到两层以上之后，则底层最容易被破坏，底板破坏一般表现为冲切破坏，一部分则是因过分弯曲变形而破坏。其次是楼板开裂，一般在周边第一跨、第一排柱顶最为常见^[2]。

地下室抗浮破坏对地下室结构以及建筑整体结构的影响都比较严重，首先，对于地下室来说，抗浮破坏将对地下室结构中的柱、底板等结构的质量造成比较严重的损害，严重情况下可能导致地下室坍塌，轻者导致结构不稳定。对于整体建筑而言，抗浮破坏使得地下室结构被影响，那么可能对整个基础的荷载产生影响，降低上层结构的稳定性，降低建筑整体的结构稳定性^[3]。一旦在使用过程中国，出现地震等地质灾害时，建筑的受到的损害可能更为严重。因此，在建筑涉及过程中，需要对抗浮设计引起重视，采取有效的结构方案，提高地下室结构的稳定性，整体改善建筑的质量。

1.2原因分析

从抗浮破坏的地下室损坏结构来看，其上部荷载结构并不大，柱的截面尺寸也不大，一般不采用短柱。以两层的地下室结构为例，其两端是主楼，刚度大，受水浮力作用影响，下弦杆不存在压缩变形和压力，上拉下压的整体受力情况就不会出现。实际上，下、中、上弦杆相等同于两端固接飞梁，柱连接了梁，一同承受水浮力，这就是多层梁模型。在水浮力较小的情况下，三根梁受弯，柱进行荷载的传递，三根梁一起承担水浮力；若是水浮力持续增加，三根梁弯曲增加，在水压作用下，下弦杆变形，其曲线类似于抛物线，柱将荷载几种传递到中弦杆和上弦杆，变形曲线则类似于分段折线^[4]。若水浮力继续增加，三根梁弯曲随之加大，在柱受力，并发生变形。变形加大则梁拉力加大，柱两端转动增加，水压力合力与柱轴线之间夹角更大，会明显提高柱两端弯矩。

2、房屋建筑地下室结构抗浮设计要点

2.1抗浮计算公式

地下室抗浮设计主要是为了让建筑物基础不受浮力影响，避免基础出现抗浮损害，同时提高建筑整体的平衡能力。建筑平衡能力是评估建筑工程负重能力的关键性指标之一，其平衡性能越好，建筑的稳定性就越高，能够承载的压力越大，可以有效避免坍塌问题的发生，保障业主的安全。强化地下室结构的抗浮设计，首先要明确建筑自身重量，确保受力状态保持平衡，整体提升建筑的稳定性。

抗浮设计是在地下室建筑兴起之后才备受关注，近几年，随着滨海建筑的建设开发，抗浮设计被广泛应用。在设计师，地下水浮力是考虑的重点内容。计算地下室抗浮功能时要准确计算地下水浮力，保证地下室结构设计可以满足建筑整体的力学平衡需求。

我国提出了地下室抗浮设计的一些规范，在展开设计工作时，要严格遵守相关的规范，避免对建筑和施工人员增加负担，导致资源、资源以及时间的浪费，降低建筑整体质量，缩短建筑使用寿命。依据有关规范提出的计算方式和结果，要求抗浮稳定安全系数取值以1.05为宜。若是抗浮稳定性不符合设计要求，则需要采取措施进行处理，例如安装抗浮构件、加强加压，可以利用抗浮桩和抗浮锚杆实现要求。抗浮设计要能够满足业主需求，要注意提高结构刚度，同时为业主带来便利。

2.2抗浮锚杆设计

抗浮锚杆是我国比较有效的一种抗浮手段，该项技术伴随着我国地下室建筑的兴起而兴起，拥有一定的历史基础，而且技术相对成熟，可以满足地下室建筑结构的设计要求，能够快速适应底层，提高施工的便利性。抗浮锚杆布置非常灵活，因此其锚固效率也很高，抗浮锚杆受力单向，操控其抗拔力、预应力比较简便，确保了建筑结构应力与变形之间的协调性，可以有效地降低结构造价，相对于加压加重方式而言，该方案价格低廉。其中抗浮锚杆的长度需要按照相关的公式计算，锚杆主筋锚入底板的具体长度需要和相关结构规范相符合。主筋建议应用单根HRB400类钢筋

^[5]，这样可以以杆体隔离架实施隔离，将锚杆置于中间位置。施工过程中，注意避免锚杆出现锈蚀问题，一般，选材时，要对材料的耐腐蚀和锈蚀性能进行检查，避免将质量不合格的材料用于施工，严格按照国家相关标准检验材料品质和性能。

2.3抗浮锚杆设计注意事项

抗浮设计水位应当保证准确和可信，如果不能够准确的测量水位，则会给施工带来困扰，影响施工进度，损害企业效益。由于水位的不确定性，就无法准确选用相关的技术，设计过程就会无限期延迟下去。因此，测量时，要注意和地质单位进行合作交流，让地质单位提供比较准确的地下水位数据。施工过程中，需要设置水位观测井，若是水位超过了抗浮设计水位，则需要采取措施进行处理。

在现场试验锚杆抗拔承载能力特征值过程中，一般会采取单根锚杆加载，忽略了锚杆间距等因素对试验结果的影响，事实上，若是锚杆之间距离较小，锚杆密集，可能对试验结果造成影响。因此，需要将单根锚杆影响范围内土体自重控制在锚杆拉力之上，以消除锚杆间距的影响作用。

2.4应用盲沟排水法

完成抗浮设计过程中，为了处理地下水积水问题，需要对其结构性能进行优化， 这里推荐使用盲沟排水法。具体操作如下：建设盲沟排水系统，设置排水设置，并确保系统性能良好，查看基层中有无渗透问题或者积水问题，深入分析地下室的整体结构和施工情况，采取适合的方式进行排水，全面提高结构抗浮的稳定性。在地下室的四周以及底板下部位置可以设置滤水层及排水管道，将积水引入排水井，使用水泵抽水将其排出，不断的完善地下室结构抗浮设计内容，改善其稳定性。

3、结束语

未来，城市还会不断地进行拓展和建设，各类建筑工程将在城市林立，地下室结构也会越来越多，在设计地下室结构时，必须合理地选择抗浮方案，应用先进的技术，综合考虑成本、效果、质量等因素，做到因地制宜，选择适合的抗浮设计方案，整体提高建筑工程的建设质量，推动建筑行业的发展。

参考文献：

[1]牛新柱.房屋建筑地下室结构抗浮设计探析[J].中国标准化，2019(12):51-52.

[2]农军政.浅析房屋建筑地下室结构抗浮设计[J].建筑工程技术与设计，2018(12):1025.

[3]张显涛.基于功能需求的房屋建筑地下室结构的抗浮设计[J].建材发展导向（上）,2019,17(10):200.

[4]黄翔.地下室结构抗浮设计中若干问题的探讨[J].百科论坛电子杂志，2020(8):1395.

[5]吕晓凯.浅谈当前房屋建筑地下室结构设计的常见问题[J].现代物业，2020(23):70.