建筑地下室抗浮設計若干問題探討

唐 意

（深圳市博萬結構設計事務所 （普通合伙） ，廣東 深圳 518040）

抗浮水位的確定具備很強的復雜性特點，既要對現有的地下水現狀進行深入性了解，也要對使用年限之內的地下水變化趨勢進行合理判斷。一般情況下，建筑地下室由于上部結構質量分布不同，在相關水浮力的作用下，可能會出現局部整體抗浮失效等問題。所以，在實際抗浮設計工作開展過程中，相關工作人員需要根據實際情況，實現對控制性失效模式的合理選擇。

1 地下室抗浮設計的概念

在地下室主體抗浮設計工作開展過程中，主要是借助地下水位的高低情況判斷，對建筑物所能夠承受的浮力大小進行判斷，維護建筑物整體平衡，將地下室所承受的壓重分散開來，確保地下室形態功能的逐步穩定，完善其主體功能。除此之外，在具體地下室抗浮設計工作執行上，可以根據具體的抗浮設計面積和經驗，將其分成整體抗浮和局部抗浮。而且在地下室抗浮設計方面，屬于是對地下水浮力因素的消除過程，尤其是在抗浮結構和功能呈現上，需要對浮力進行全面計算，讓地下室設計方案變得更加全面、有效。

2 地下室抗浮設計存在的主要問題

2.1 地下水浮力存在的問題

在我國高層建筑設計過程中，存在明顯的設計經驗不足等問題，這一點在地下水浮力計算中體現得格外明顯，也沒有設計相關計算參考和參數，進而導致地下室水浮力計算存在很大程度的不足。另外，很多企業并沒有對地下室抗浮設計人員進行培訓，進而導致地下室抗浮設計出現嚴重的不準確等問題。由于地下室抗浮設計之中不具備規范性特點，導致地下室抗浮設計參數計算難以得到提升，使設計與實際情況存在較大的差異性。

2.2 地下水水位確定的問題

整個地下水文設計的高與低，與地下室浮力大小存在直接關系。因此，在具體地下室抗浮設計工作開展之前，相關工作人員需要做好地下水位調查操作。除此之外，在相關工作開始之前，由于地質勘察工作中存在很多問題，進而導致地下水位資料十分匱乏，使水位結果和資料出現不完善、不準確等問題，無法將實際地下水位顯現出來，進而對主體地下室抗浮設計工作產生了一定影響。

3 建筑地下室抗浮設計問題完善的具體方法

3.1 抗浮水位的確定

在實際抗浮設防水位研究過程中，實際數據主要來源于地勘單位，而且在一般情況下，各個地勘單位會與實際現場條件和歷史記錄相結合，給出一定的建議值。當實際建設工程之中存在抗浮問題時，工作人員會建議業主向專門的抗浮單位進行咨詢，實現對設防水位的深入性研究。另外，在具體抗浮設防水位確定過程中，最為常見的影響因素包含以下幾方面：第一，現有的地下水類型及分布情況，常見的地下水類型主要有上層滯水、潛水以及承壓水三種。除此之外，在實際上層滯水過程中，主要涉及的補給方式為大氣降水，具體排泄方式為地表蒸發。而潛水和承壓水的補給方式主要以徑流和大氣降水形式為主。第二，由于地下水結構設計和使用年限不同，預期變化情況也不同。例如，在北京市供水系統之中，主要以南水北調為主，并對地下水開采進行全面限制， 所以， 北京地區的地下水位可能存在0.5～1.0 m的漲幅。另外，由于地下水壓力隨土層深度曲線變化情況十分復雜，無法進行深入性計算，但一般的地下水位咨詢報道主要來源于相關技術分析，將具體變化曲線展示出來，這也是典型地下水壓力隨土層深度變化的重點所在。值得注意的是，抗浮設防水位和防水水位之間屬于是兩個不同的概念。整個抗浮水位可以理解為等效水位，這與地下水實際情況息息相關。

3.2 抗浮失效的應對措施

截至目前，地下室結構形式是地下若干個獨立單元，地上結構則是連為一體，主樓和地下室之間存在縫隙。或者主樓的地下部分得到了進一步擴大，實現其本質范圍高于上述主體結構體。現如今，最為簡單的設計方案就是讓主樓和地下室范圍保持一致，形成一個統一的結構整體。由于上部主樓壓重較高，分布也極為復雜，這也增加了抗浮失效形態的復雜性。在主體抗浮失效角度來說，主要指建筑物的自身重力低于地下水浮力，此時，相關破壞形式的表現，主要是在地下水浮力作用下，出現整體性上移，進而對后續工作產生影響。其次是局部整體抗浮失效問題，讓抗浮驗算要求得到整體性滿足，但由于局部浮力高于該區域重力，讓具體地下室抗浮設計出現了嚴重問題。在該項問題修復過程中，相關工作人員可以根據實際《建筑結構荷載規范》，對主體結構的滑移和漂浮驗算分項系數進行全面確定，將具體設計規范內容呈現出來。但由于荷載驗算過程中存在不同程度的利弊問題，實際分項系數不能超過1。除此之外，考慮到該項規范的使用范圍與普通建筑物地下室情況存在較大區別，可參考價值十分有限，相關工作人員需要做好設計局限性的充分考量。

3.3 地下水位的調查

在地下室抗浮設計工作開展之前，相關工作人員需要進行現場勘查操作，對地下水層機構和地下水分布規律進行掌握，同時還要將高層建筑整體施工過程對于地下水的影響進行合理把握，與最終的地下室抗浮設計目標相符。除此之外，工作人員還需要適當提升地下水水位的調查面積，并在條件允許的情況下，對相關科學技術進行應用，從而對地下室水位補給規律進行總結，讓主體地下室抗浮設計過程和資料顯得更加詳細。最后， 在實際地下水變化規律掌握過程中，由于地下水位的變化幅度較大，每一個地質層次也會表現出很大的不同性，進而對水流趨勢產生極大影響。此種情況之下，地下室抗浮設計需要對整體水位變化情況進行全面了解，避免實際問題出現。

3.4 選擇合適的荷載分項系數

為了將具體的抗浮設計效果呈現出來，相關工作人員需要對荷載效應的組合標準進行合理化控制，并借助于荷載標準值應用，將具體荷載分項系數確定出來，讓局部防水底板配筋設計與基本組合效應相符，具體荷載分項系數為1.4。另外，在抗拔樁位置控制上，主要以立柱之下的設計為主，由于枯水期的地下水位較低，設計人員可以將框架柱當作基礎條件，避免樁身出現過度受壓等問題。如果是在豐水期，地下水位相應提升，由于抵抗水浮力的抗壓樁需要承受較大的作用力，樁身的受拉性特點需要更好地呈現出來。一旦出現水位大幅上漲問題后，人們可以根據水浮力具體變化情況，計算系統的損耗情況。

4 結語

綜上所述，地下室抗浮設計屬于是高層建筑設計中的重要環節，相關設計人員需要對實際布置種類和地質條件進行全面掌握，確保地下室抗浮設計方案的全面平衡，進而將地下室抗浮設計的合理性呈現出來。通過該項設計，能夠為高層建筑使用者提供更多便利條件，同時也能讓地下室抗浮設計得到合理優化。