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上部结构与地基基础协同分析下的抗浮研究 胡恒1，姚松凯2，贾立宏1 (1．中航勘察设计研究院，北京2．北京东方京华建设设计有限公司，北京) 摘要：随着高层建筑地下层数的增加及纯地下室部分面积的加大，纯地下室或底层裙房部分的抗浮是 结构设计中盛须考虑的问题。而采用抗浮桩或抗浮锚杆及采用配重方式进行抗浮是常用的方式。但其相应 的增加了结构的投资。将上部结构与地基础协同分析的计算方法引入结构的抗浮验算中。增加外部边界条 件。利用结构自身剐度及强度，考虑结构自重，系统分析结构的抗浮情况。根据分析结果确定是否需要抗 浮及需要多少的抗浮力。取得了很好的效果。 关键词：协同分析；抗浮；地基基础 以解决的问题。尤其当地下水浮力与上部结构自重相差 1前言 很小时，这种取舍矛盾更显突出。 随着房地产业的发展，大底盘多塔高层建筑越来越 3对地下水浮力因素的深入研究 多。随着地下层数的增加及纯地下室部分(无上部结 构)面积的加大，纯地下室或底层裙房部分的抗浮是结 地下水对结构的影响实际上比我们实际设计计算所 构设计中必须考虑的问题。 考虑的问题要复杂的多。首先传统的静水压力下的浮力 通常地质勘察按场地3．5年内的最高水位与历年最 计算模型最为简单，仅仅考虑了水一结构．而实际上计 高水位确定设防水位。在地质勘探部门未明确提供抗浮 算模型应该是水—结构—土体，由于土体这种多孔介质 水位时，通常情况下地质勘察建议，将没防水位作为抗 本身材料性质极为复杂。在现有设计计算时无法考虑， 浮水位进行抗浮验算。北京地区东北及潮白河下游的冲 但是在本文研究的问题中，土体实际上是比水与结构两 积平原，相对水位较高，地质勘察提供的抗浮水位在地 个因索更为重要，它是该问题的控制因素。地下水一土 坪下1。2m。甚至与地坪标高相同，从而使得埋深较深 体一结构三者的关系做以下研究。 的地下室抗浮问题就显得尤为重要。本文根据最近关于 3．1 土与水的相互作用 地下水问题的必威体育精装版的研究成果，对某些工程项目对地下 地下水是赋存在成层的土体中。而土体由于沉积方 水浮力问题的解决进行研究讨论。 式的不同一般分为人工填土、碎石土和粘性土。土体通 常分为三相，土粒固体、孑L隙空气、水，地下水是通过 2结构设计解决抗浮问题的一般方法 土体中的孑L隙进行渗流运动。其对结构的作用实际上称 解决结构抗浮问题时，由于弹性地基梁理论的局 之为孔隙水压力。所以地下水对结构的上扬力必然受 限。通常是脱开主楼与地下室及裙房的关系，用地下室 到不同土体对于地下水相互作用的影响。最近的试验表 及裙房结构自重平衡地下水头产生的浮力。当结构自重 明[11，处于卵石、圆砾、砂类土体中的地下水对结构的 大于水头产生的浮力时，结构抗浮验算通过；当结构自 上扬力与静水压力近似．而处于粘性土体中在特定条件 重小于水头产生的浮力时，需采取其他方法解决结构抗 下，其上扬力近似静水压力的O．8—0．6倍，通过现场对 浮。较常用的方法是： (一)增加配重法； (二)基底 孔隙水压力的测试同样证明了这点。使用非饱和土土力 设抗拔锚杆或抗拔桩法。当扣除结构自重需抵抗的浮力 学理论可以很容易说明这种现象，本文不专门对其讨 较小时。采用增加配重法较为经济，且施工方便，否则 论。 应当采用抗拔锚杆或抗拔桩法。抗拔锚杆或桩法是设计 此外土体是成层分布的。含水层中的地下水会产生 合理安全可靠