《建筑工程抗浮技术标准》对结构设计的影响

杜晓东 （安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 引言

近年来，我国南部地区易发洪水，造成地下水位上涨，并且部分地区缺少资料或经验不足，导致所提出的设防水位低于实际水位，造成质量安全隐患，甚至影响到生命财产安全。如图1所示，某工程地下室因为裙房地下室整体抗浮不足，导致结构破坏，造成财产损失。本着从解决实际问题角度出发，减少因抗浮设计带来的安全隐患，建设部编制了《建筑工程抗浮技术标准》，从基础设计等级、安全系数、组合系数以及构造要求等方面明确抗浮设计，以达到安全适用、经济合理的效果。

图1 某地下室破坏图

2 基础设计等级及安全系数

下面根据某工程实例，将新标准对结构抗浮设计的影响进行阐述。图2为层数相差十层带主楼的单层地下室结构，根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）3.0.1条本工程基础设计等级为甲级。本工程自然地面标高为：-0.300m，地质勘察报告给出抗浮水位为自然地面下1.0m，底板厚度为400mm，顶板厚度为300mm，柱网间距7.7m×7.7m，梁截面为 400mm×600mm，顶板的覆土厚度为1200mm。

《建筑地基基础设计规范》第5.4.3条规定基础存在浮力作用时，应进行抗浮稳定性验算，应符合下列公式：

式中GK—建筑物自重及压重之和（kN）；

NW,K—浮力作用值（kN）；

KW—抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05。

则本工程的水浮力为：[（0.3+1.2+3.6+0.4）-（1.0+0.3）]×9.8=41.16kN/m2。本工程的抗浮力包括两个部分：①地下结构底板在内的结构自重；②结构上部、地下结构底板外挑的结构上的填筑材料自重；地下室底板结构自重为 0.1x20+0.4×25=12.5kN/m2，地下室顶板结构自重：0.05×20＋0.4×0.6×7.7×2×25/7.7×7.7＋0.3×25＝10.5kN/m2，结构上部填筑物覆土的自重：18×1.2＝21.6kN/m2，抗浮力 GK为12.5＋10.5＋21.6＝44.6kN/m2。按照式（1）进行抗浮计算：kN/m2，大于水浮力 41.16kN/m2，结构满足抗浮要求。

图2 某单层地下室示意图

在上述公式中可以看出，《建筑地基基础设计规范》对于基础抗浮设计未区分基础的重要性等级，抗浮稳定性系数均按1.05考虑。《建筑工程抗浮技术标准》第3.0.3条明确给出不同设计等级基础的抗浮稳定性系数，并且区分施工阶段和使用阶段。暂不考虑组合系数，按照新标准中式3.0.3对本工程进行抗浮稳定性验算，结果如下：55kN/m2，小于水浮力 41.16kN/m2，应采取增加压重或设置抗浮构件等措施。

由上述公式可得：①新标准指明了不同设计等级基础的抗浮稳定性系数，更加符合安全适用，以及经济合理的国家技术经济政策；②应注意抗浮稳定系数的修改，尽早提出解决方案，避免后期对造价的影响。

3 组合系数

新标准第6.3.1条指出建筑使用期抗浮力应包括：①包括地下结构底板在内的结构自重；②结构上部、地下结构底板外挑的结构上的填筑材料自重；③地下结构底板和上部结构上的固定设备及永久堆积物的自重；④与地下结构连接的结构或者构件所提供的抗拔力。6.3.7条指出用于抗浮稳定性验算的总抗浮力，应按标准[2]中表6.3.7组合系数确定。依旧采用上述案例，式（1）中GK为建筑物自重及压重之和，不存在组合系数，GK=44.6kN/m2。按新标准表6.3.7组合系数进行计算：G'K=12.5＋10.5＋21.6×0.9=42.44kN/m2。

由上述可知，新标准组合系数的执行，建筑物抗浮力再次相应减少，需增加压重或设置抗浮构件等措施。

4 对比分析

将上述所举例的地下室工程按照《建筑地基基础设计规范》与《建筑工程抗浮技术标准》计算结果进行对比分析，结果见下表。

由表1可知：①按新标准计算结果，抗浮稳定系数小于规范要求，本工程结构设计不安全，需采取抗浮措施；②新标准在抗浮稳定系数和组合系数两方面进行调整，以达到安全适用、经济合理的准则。

5 抗浮措施

《全国民用建筑工程设计技术措施》第七章基础抗浮的抗浮措施包括三种：抗拔桩、抗浮锚杆、增加配重法和释放水浮力法。

新标准中增加了抗浮板法，抗浮板可采用板式和梁板式结构。当浮力较大时，宜与基础、压重、抗浮锚固构件等形成联合抗浮结构体系。《地下工程防水技术规范》规定防水构件最小厚度取值250mm，但防水板作为底板，厚度为250mm是否合适，一直未有明确依据。新标准7.2.3条明确规定，抗浮底板厚度不应小于350mm，为底板结构设计提供了明确依据。

新标准中将释放水浮力法分成排水限压法、隔水控压法与泄水降压法。虽然三种方法的本质相同，且在所有的抗浮措施里面造价最少，但是后期维护成本较高，维护较为困难，易造成地下室上浮。

两种规范结构设计比较

6 结语

本文以一工程实例，阐述了抗浮新标准的实施对结构设计的影响，包括以下几点：①区分基础抗浮设计等级，明确不同抗浮等级的稳定系数，设计时应进行区分；②将总抗浮力按不同设计等级取组合系数进行设计，设计更加明确且有针对性，符合安全适用、经济合理的原则；③明确规定防水板的最小厚度为350mm；④抗浮措施给出了明确的规范条文与解释，由此可见新标准的实施指明了设计准则，为结构设计提供有效的依据。