建筑地下室抗浮设计若干问题探讨

唐 意

（深圳市博万结构设计事务所 （普通合伙） ，广东 深圳 518040）

抗浮水位的确定具备很强的复杂性特点，既要对现有的地下水现状进行深入性了解，也要对使用年限之内的地下水变化趋势进行合理判断。一般情况下，建筑地下室由于上部结构质量分布不同，在相关水浮力的作用下，可能会出现局部整体抗浮失效等问题。所以，在实际抗浮设计工作开展过程中，相关工作人员需要根据实际情况，实现对控制性失效模式的合理选择。

1 地下室抗浮设计的概念

在地下室主体抗浮设计工作开展过程中，主要是借助地下水位的高低情况判断，对建筑物所能够承受的浮力大小进行判断，维护建筑物整体平衡，将地下室所承受的压重分散开来，确保地下室形态功能的逐步稳定，完善其主体功能。除此之外，在具体地下室抗浮设计工作执行上，可以根据具体的抗浮设计面积和经验，将其分成整体抗浮和局部抗浮。而且在地下室抗浮设计方面，属于是对地下水浮力因素的消除过程，尤其是在抗浮结构和功能呈现上，需要对浮力进行全面计算，让地下室设计方案变得更加全面、有效。

2 地下室抗浮设计存在的主要问题

2.1 地下水浮力存在的问题

在我国高层建筑设计过程中，存在明显的设计经验不足等问题，这一点在地下水浮力计算中体现得格外明显，也没有设计相关计算参考和参数，进而导致地下室水浮力计算存在很大程度的不足。另外，很多企业并没有对地下室抗浮设计人员进行培训，进而导致地下室抗浮设计出现严重的不准确等问题。由于地下室抗浮设计之中不具备规范性特点，导致地下室抗浮设计参数计算难以得到提升，使设计与实际情况存在较大的差异性。

2.2 地下水水位确定的问题

整个地下水文设计的高与低，与地下室浮力大小存在直接关系。因此，在具体地下室抗浮设计工作开展之前，相关工作人员需要做好地下水位调查操作。除此之外，在相关工作开始之前，由于地质勘察工作中存在很多问题，进而导致地下水位资料十分匮乏，使水位结果和资料出现不完善、不准确等问题，无法将实际地下水位显现出来，进而对主体地下室抗浮设计工作产生了一定影响。

3 建筑地下室抗浮设计问题完善的具体方法

3.1 抗浮水位的确定

在实际抗浮设防水位研究过程中，实际数据主要来源于地勘单位，而且在一般情况下，各个地勘单位会与实际现场条件和历史记录相结合，给出一定的建议值。当实际建设工程之中存在抗浮问题时，工作人员会建议业主向专门的抗浮单位进行咨询，实现对设防水位的深入性研究。另外，在具体抗浮设防水位确定过程中，最为常见的影响因素包含以下几方面：第一，现有的地下水类型及分布情况，常见的地下水类型主要有上层滞水、潜水以及承压水三种。除此之外，在实际上层滞水过程中，主要涉及的补给方式为大气降水，具体排泄方式为地表蒸发。而潜水和承压水的补给方式主要以径流和大气降水形式为主。第二，由于地下水结构设计和使用年限不同，预期变化情况也不同。例如，在北京市供水系统之中，主要以南水北调为主，并对地下水开采进行全面限制， 所以， 北京地区的地下水位可能存在0.5～1.0 m的涨幅。另外，由于地下水压力随土层深度曲线变化情况十分复杂，无法进行深入性计算，但一般的地下水位咨询报道主要来源于相关技术分析，将具体变化曲线展示出来，这也是典型地下水压力随土层深度变化的重点所在。值得注意的是，抗浮设防水位和防水水位之间属于是两个不同的概念。整个抗浮水位可以理解为等效水位，这与地下水实际情况息息相关。

3.2 抗浮失效的应对措施

截至目前，地下室结构形式是地下若干个独立单元，地上结构则是连为一体，主楼和地下室之间存在缝隙。或者主楼的地下部分得到了进一步扩大，实现其本质范围高于上述主体结构体。现如今，最为简单的设计方案就是让主楼和地下室范围保持一致，形成一个统一的结构整体。由于上部主楼压重较高，分布也极为复杂，这也增加了抗浮失效形态的复杂性。在主体抗浮失效角度来说，主要指建筑物的自身重力低于地下水浮力，此时，相关破坏形式的表现，主要是在地下水浮力作用下，出现整体性上移，进而对后续工作产生影响。其次是局部整体抗浮失效问题，让抗浮验算要求得到整体性满足，但由于局部浮力高于该区域重力，让具体地下室抗浮设计出现了严重问题。在该项问题修复过程中，相关工作人员可以根据实际《建筑结构荷载规范》，对主体结构的滑移和漂浮验算分项系数进行全面确定，将具体设计规范内容呈现出来。但由于荷载验算过程中存在不同程度的利弊问题，实际分项系数不能超过1。除此之外，考虑到该项规范的使用范围与普通建筑物地下室情况存在较大区别，可参考价值十分有限，相关工作人员需要做好设计局限性的充分考量。

3.3 地下水位的调查

在地下室抗浮设计工作开展之前，相关工作人员需要进行现场勘查操作，对地下水层机构和地下水分布规律进行掌握，同时还要将高层建筑整体施工过程对于地下水的影响进行合理把握，与最终的地下室抗浮设计目标相符。除此之外，工作人员还需要适当提升地下水水位的调查面积，并在条件允许的情况下，对相关科学技术进行应用，从而对地下室水位补给规律进行总结，让主体地下室抗浮设计过程和资料显得更加详细。最后， 在实际地下水变化规律掌握过程中，由于地下水位的变化幅度较大，每一个地质层次也会表现出很大的不同性，进而对水流趋势产生极大影响。此种情况之下，地下室抗浮设计需要对整体水位变化情况进行全面了解，避免实际问题出现。

3.4 选择合适的荷载分项系数

为了将具体的抗浮设计效果呈现出来，相关工作人员需要对荷载效应的组合标准进行合理化控制，并借助于荷载标准值应用，将具体荷载分项系数确定出来，让局部防水底板配筋设计与基本组合效应相符，具体荷载分项系数为1.4。另外，在抗拔桩位置控制上，主要以立柱之下的设计为主，由于枯水期的地下水位较低，设计人员可以将框架柱当作基础条件，避免桩身出现过度受压等问题。如果是在丰水期，地下水位相应提升，由于抵抗水浮力的抗压桩需要承受较大的作用力，桩身的受拉性特点需要更好地呈现出来。一旦出现水位大幅上涨问题后，人们可以根据水浮力具体变化情况，计算系统的损耗情况。

4 结语

综上所述，地下室抗浮设计属于是高层建筑设计中的重要环节，相关设计人员需要对实际布置种类和地质条件进行全面掌握，确保地下室抗浮设计方案的全面平衡，进而将地下室抗浮设计的合理性呈现出来。通过该项设计，能够为高层建筑使用者提供更多便利条件，同时也能让地下室抗浮设计得到合理优化。