地下水浮力计算最强总结
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浮力的四个公式浮力是物体在水里被浮起的力,也是推动物体移动的力。
这个力可以用4个公式来表达。
第一个公式是浮力的总量,它表示物体在水中的浮力,是由物体的体积和物体的密度的乘积决定的。
公式如下:F=ρVg,其中F表示浮力,ρ表示物体的密度,V表示物体的体积,g表示重力。
第二个公式是物体的浮力和它的体积的关系,它表示物体的浮力是由它的体积决定的,公式如下:F=Vg,其中F表示浮力,V表示物体的体积,g表示重力。
第三个公式是物体浮力和它的重量的关系,它表示物体的浮力是由它的重量决定的,公式如下:F=mg,其中F表示浮力,m表示物体的重量,g表示重力。
最后一个公式是物体的浮力和它的密度的关系,它表示物体的浮力是由它的密度决定的,公式如下:F=ρVg,其中F表示浮力,ρ表示物体的密度,V表示物体的体积,g表示重力。
如果想要知道物体在水中的浮力,我们需要知道它的体积、重量和密度,根据以上四个公式,就可以求出物体在水中的浮力了。
浮力是物体在水中移动的重要动力。
它能够抗拒重力的作用,从而使物体被抬升起来,可以抵消重量。
它也有助于推动物体,使它在水中可以移动。
浮力的大小取决于物体的体积、重量、密度等因素。
浮力的4个公式可以让我们知道物体在水中的浮力,可以帮助我们更好地理解浮力的作用,用于设计各种水上交通工具,使船只可以在水上高效移动,以及设计更加安全的船舶搭配。
此外,浮力也是研究物理学中概念重要的一部分,许多其它理论也和浮力相关,例如卡西尔定律和拉伸定律等等。
因此,浮力的4个公式是一个非常重要的概念,它可以用来更好地理解物体在水中的移动机制,以及了解如何利用浮力进行设计和研究。
地下室例如层高4米,那么浮力是40,施工的时候就不用考虑了,因为有采取降水措施
计算底板时候应该考虑减掉底板自重及恒载,例如板厚200,恒载输入的2(一般为建筑找平荷载),那么底板净浮力就应该为40-25*0.2-2=33kn/m2
但是你计算抗浮的时候,在软件里面又是按正向输入的,大部分软件暂时还无法倒着输入荷载,只能正向输入荷载抗浮验算,恒输入0,活输入33,但是这个时候正向倒荷载下去你梁板自重又自动算上去了
所以你们总工说要再减一次自重是正确的,也有人在砼,钢筋容重那里输入为0,这样就不会再计算自重了,但是这样怕软件计算出错,最好还是按浮力减两次自重,一次恒载这种方式最保险然后出图时候配筋按倒置配筋,上部为全贯通筋,下部为部分通筋,其他支座,对配筋还有一个要注意
这个时候面筋按底部计算的结果,底筋按上部结果配筋,但是底筋的贯通筋位置还要对一次正常地下室地面荷载计算下的底筋,因为这个时候正常荷载的配筋可能比浮力配筋值大(例如地下室车库恒2.0,活4.0)
补充一下,如果是PKPM软件在录入荷载的时候也可以选择不考虑楼板自重,这样就只要减一次就行了额,有一些软件(例如广厦)默认是自动计算梁板自重的就要减两次。
浮力的四种计算方法的应用浮力是物体在液体中所受到的向上的力,是由于液体对物体的压力不均匀分布而产生的。
浮力的计算是应用物理学的一个重要方面,主要用于解决与浮力相关的问题,例如物体在水中的浮沉问题、设计浮标和潜艇的浮力控制等。
下面将介绍浮力的四种计算方法及其应用。
1.阿基米德原理计算浮力阿基米德原理又称阿基米德定律,是关于浮力的最常用计算方法。
根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力等于其排开的液体体积乘以液体的密度和地球的重力加速度。
使用这个方法,可以确定一个物体是否会浮起来,或者下沉到什么深度。
以木块在水中的浮力计算为例,假设一个木块的体积为V,密度为ρ,液体的密度为ρ0,重力加速度为g,则木块所受到的浮力Fb可以计算为Fb=V(ρ0-ρ)g。
如果所受到的浮力大于木块的重力,则木块会浮起来;如果浮力小于重力,则木块会下沉;如果浮力等于重力,则木块处于浮沉平衡状态。
2.浮力的等效原理计算浮力浮力的等效原理是另一种常用的计算浮力的方法。
根据这个原理,浮力可以等效为所排开液体的重力。
这个原理在解决浮体浮沉问题时特别有用,可以将浮体直接等效为一个立方体,以便于计算。
以船舶的浮力计算为例,假设一个船舶的形状为立方体,其边长为a,浸没的高度为h,液体密度为ρ0,则船舶所受到的浮力Fb可以计算为Fb = ρ0gah。
如果所受到的浮力大于船舶的重力,则船舶会浮起来;如果浮力小于重力,则船舶会下沉;如果浮力等于重力,则船舶处于浮沉平衡状态。
3.浮力的压力差计算浮力这种计算方法基于浮力是由于液体对物体的压力不均匀分布而产生的事实。
根据公式Fb = ∫pdA,其中p是液体的压力,dA是物体外表面上的微小面积元素。
通过对物体的表面积分,可以计算出所受到的浮力。
以一个球体在液体中的浮力计算为例,假设球体的半径为R,液体的密度为ρ0,则球体所受到的浮力Fb可以计算为Fb = ∫ρ0gdA。
对球体的表面积进行积分,可以得到Fb = ρ0g(4πR²)。
抗浮力标准值一、概述抗浮力标准值是指建筑物在设计时所依据的抵抗地下水浮力的能力。
在地下水位较高的地区,建筑物的基础设计必须考虑抗浮力标准值,以防止因地下水浮力作用而导致建筑物上浮或破坏。
本文将重点介绍抗浮力标准值的计算方法、影响因素以及相关的工程实践。
二、抗浮力标准值的计算方法抗浮力标准值的计算方法主要包括以下两种:1. 静水压强法:根据阿基米德原理,物体在液体中所受的浮力等于其所排开的液体所受的重力。
因此,可以通过计算地下水的压重来得到抗浮力标准值。
具体公式如下:F = ρ×g ×V其中,F为抗浮力标准值,ρ为水的密度,g为重力加速度,V为基础底面积。
2. 基底压力法:根据土力学原理,基础底面所承受的压力可以转化为抗浮力。
因此,可以通过计算基础底面的压力来得到抗浮力标准值。
具体公式如下:F = P / A其中,F为抗浮力标准值,P为基础底面所承受的压力,A为基础底面积。
三、影响抗浮力标准值的因素影响抗浮力标准值的因素主要包括以下几个方面:1. 地下水位:地下水位越高,水对建筑物的浮力越大,所需的抗浮力标准值也就越大。
因此,在设计时需要根据当地的水文地质资料,合理确定地下水位。
2. 基础形式:不同的基础形式对地下水的抵抗能力不同,也会影响抗浮力标准值的大小。
例如,平板基础相对于桩基而言,其对地下水的抵抗能力较弱,因此需要更高的抗浮力标准值。
3. 土壤性质:土壤的性质也会影响抗浮力标准值的大小。
例如,软土相对于硬土而言,其对地下水的抵抗能力较弱,因此需要更高的抗浮力标准值。
4. 建筑物重量:建筑物重量越大,其对地下水的抵抗能力越强,因此可以降低抗浮力标准值。
但是,在计算时需要考虑建筑物的整体重量,以免造成安全风险。
5. 水压力变化:地下水的水压力变化也会影响抗浮力标准值的大小。
例如,在雨季或洪水期,地下水的水压力会增大,因此需要更高的抗浮力标准值。
四、工程实践中的应用在工程实践中,需要根据具体情况对抗浮力标准值进行合理的选取和应用。
浮力的计算公式pgh
浮力的计算公式pgh:
1. 以pgh为计算公式:P为物体的质量密度;G为重力加速度,一般公认为标准重力加速度值为9.8m/s2;H为物体浸没上部表面至水位的高度。
2. 根据容积和重力计算物体表面的浮力。
物体的容积和重力的大小,直接决定着物体的浮力大小。
物体的容积越大,重力乘上容积也就越大,相应的浮力就会越大。
3. 凝固物体的浮力大小更受它自身物理性质和重力的影响。
如有些凝固物体除了质量密度受物理性质影响而会有较大变化外,它的容积大小和浮力也会随着置于水中的深度不同而出现变化,但重力加速度基本上是不变的,即最终用来计算凝固物体浮力的G值是不变的。
4. 浮力和水位高度的关系:浮力由物体自身的容积大小和重力加速度以及其置于水中的深度共同决定的。
当水位升高时,被浸没的物体的深度会随之减小,因此物体的浮力也会随之减少。
一般而言,当水位上升1米时,相应的物体的浮力也会减小10N。
5. 浮力的正负值:浮力以正值表示,表示向上推动物体的力,是物体向上浮动的原因。
当物体质量密度大于水的密度时,物体被水上推,浮力为正值。
而当物体质量密度小于水的密度时,物体被水下拉,浮力为负值。
6. 浮力的大小:浮力的大小取决于物体接触水面面积和物体质量密度,两者之间是不可分割的。
如果物体接触水面面积越大,它的浮力就越大,反之,如果物体接触水面面积越小,它的浮力就越小。
此外,物
体的质量密度越大,浮力也会越大,反之,物体的质量密度越小,浮
力越小。
浮力的解题方法和思路汇总,配例题,有干货,不白看
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浮力是初中物理的重难点,难倒了一大批小伙伴,今天我来给大家做一下梳理。
浮力的4种计算方法:
1.浮力的产生原因:F浮=F向上-F向下
若物体漂浮,则F向下=0 F浮=F向上(即物体下表面所受压力=浮力)
2.称重法:F浮=G-F拉
3.阿基米德原理:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
4.漂浮/悬浮:F浮=G物
物体的浮沉条件
1.上浮:F浮>G物ρ液>ρ物
2.漂浮:F浮=G物ρ液>ρ物(平衡态)
3.悬浮:F浮=G物ρ液=ρ物(平衡态)
4.下沉:F浮<G物ρ液<ρ物
5.沉底:F浮<G物ρ液<ρ物(平衡态)
我们来看两道例题,大家先自己完成,再核对我的答案。
核对一下答案:
第1题的关键入手点就是“悬浮”,利用我刚才讲的:悬浮:F浮=G物ρ液=ρ物就可以解决了
第2题要学会看图,有5个考点:
(1)开始物体还未入水,拉力不变,大小等于重力;
(2)之后物体从下表面接触水到完全浸没,V排变大,F浮变大,所以拉力变小;
(3)拉力变化的过程正好是物体入水的过程,下降的距离就是物体的高度;
(4)完全浸没后,F浮不变,拉力也不变;
(5)物体密度的求解思路:通过重力得到质量、通过浸没后的浮力得到体积、再利用ρ=m/V得到物体的体积,这个思路很常用,一定要掌握。
今天讲到这里,大家可以关注我,看我之前发的《浮力经典题》视频合集,更好的掌握浮力的计算方法,希望能够帮助到大家。
地下室浮力计算范文地下室是位于地面以下的建筑结构,通常由混凝土或砖石等材料建造而成。
在地下室建设中,为了确保结构的牢固和安全,我们需要对地下室的浮力进行计算。
浮力是一个物体在浸入液体中所受到的向上的力,它是由于液体的压力作用于物体表面,而受到的一个作用力。
浮力的大小与物体在液体中所受到的压力差有关,如果物体的密度大于液体的密度,它将沉入液体中;反之,如果物体的密度小于液体的密度,它将浮出液体。
在地下室建设中,我们需要计算地下室结构所受到的浮力,以确保地下室在地下水位较高或地下水表面泥土较湿时仍能保持稳定和安全。
下面将介绍地下室浮力计算的一般步骤:1.确定地下室结构的几何形状和尺寸:地下室的形状和尺寸决定了地下室所受到的浮力的大小。
一般来说,地下室的结构可以近似看作是一个长方体或平行六面体。
我们需要确定地下室的长度、宽度和高度等尺寸。
2.确定地下室结构的材料和密度:地下室结构的材料和密度也会影响地下室所受到的浮力。
通常地下室的结构主要由混凝土或砖石建造,我们需要确定这些材料的密度。
3.确定地下水位或地下水表面泥土的湿度:地下室所受到的浮力还与地下水位或地下水表面泥土的湿度有关。
我们需要了解这些数据来计算地下室的浮力。
4.计算地下室的浮力:根据地下室的几何形状和尺寸、材料和密度以及地下水位或地下水表面泥土的湿度,我们可以使用公式来计算地下室的浮力。
地下室的浮力=地下室结构的体积×地下水或泥土的密度×g其中,地下室结构的体积可以通过地下室的长度、宽度和高度计算得出,地下水或泥土的密度可以通过相关数据获取,g为重力加速度,通常取9.8m/s²。
5.判断地下室的稳定性:通过比较地下室的自重与浮力的大小,我们可以判断地下室的稳定性。
如果地下室的自重大于或等于浮力,地下室将保持稳定。
如果地下室的自重小于浮力,地下室将受到浮力的作用而浮起。
在这种情况下,我们需要采取相应的措施来增加地下室的稳定性,例如加固结构、增加地下室的重量等。
浮力的计算方法
一、浮力的计算方法
浮力是指物体漂浮在液体中的一种外力,是液体对物体施加的一种力,会影响物体的漂浮状态。
浮力的大小是由物体表面积和液体密度以及物体质量的综合影响所决定的。
下面介绍一下浮力的计算方法:
1、计算浮力的公式:
浮力=液体的密度*物体的体积*重力加速度
其中:重力加速度 g=9.8 m/s2
2、浮力的计算方法:
(1)计算物体的表面积A:
物体的表面积A=物体体积V/物体深度d
(2)计算液体的密度ρ:
液体的密度ρ=物体质量m/物体体积V
(3)计算浮力F:
浮力F=ρ*V*g
以上就是浮力的计算方法,希望能对你有所帮助!。
计算浮力的四种方法浮力是物体在液体中受到的向上的浮力,它是由液体对物体的压力差引起的。
在日常生活和工程实践中,我们经常需要计算物体在液体中的浮力,以便设计和制造浮力相关的设备和结构。
下面将介绍四种计算浮力的方法。
首先,最常见的计算浮力的方法是使用阿基米德原理。
阿基米德原理指出,浸没在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开的液体的重量。
这意味着浮力可以通过物体在液体中排开的体积和液体的密度来计算。
具体而言,浮力F等于排开的液体的重量,即F=ρVg,其中ρ是液体的密度,V是物体排开的液体的体积,g 是重力加速度。
这种方法简单直观,适用于各种形状的物体。
其次,我们可以使用物体的重量和液体对物体的浮力来计算浮力。
根据牛顿第三定律,物体受到的浮力大小等于它对液体的排开的重力。
因此,浮力F等于物体在液体中的重量W减去物体在液体中的净重,即F=W-ΔW,其中ΔW是物体在液体中的净重。
这种方法适用于需要考虑物体在液体中的净重的情况。
第三种方法是使用物体的体积和液体对物体的浮力来计算浮力。
根据阿基米德原理,浮力大小等于物体排开的液体的重量。
因此,浮力F等于排开的液体的体积V乘以液体的密度ρ和重力加速度g,即F=ρVg。
这种方法适用于需要考虑物体的形状和密度的情况。
最后,我们可以使用物体的体积和液体对物体的压力差来计算浮力。
根据液体对物体的压力差等于物体排开的液体的重量,浮力大小等于排开的液体的压力差。
因此,浮力F等于排开的液体的压力差ΔP乘以物体的表面积A,即F=ΔPA。
这种方法适用于需要考虑物体在液体中受到的压力的情况。
综上所述,计算浮力的四种方法分别是使用阿基米德原理、物体的重量和液体对物体的浮力、物体的体积和液体对物体的浮力以及物体的体积和液体对物体的压力差。
不同的方法适用于不同的情况,我们可以根据具体的问题选择合适的方法来计算浮力。
希望本文对您有所帮助。
浮力的所有计算公式浮力的所有1. 什么是浮力?浮力是物体在液体或气体中所受到的向上的力,其大小等于物体排开的液体或气体的重量。
浮力的大小和物体放置的液体或气体的密度有关。
2. 浮力的计算公式浮力的计算公式如下所示:F = ρ * V * g其中, - F 是浮力; - ρ 是液体或气体的密度; - V 是物体排开的液体或气体的体积; - g 是重力加速度。
3. 浮力示例物体完全浸没于液体中当物体完全浸没于液体中时,浮力等于物体排开的液体的重量。
假设有一个密度为1000 kg/m³ 的铁块完全浸没在水中(水的密度为1000 kg/m³),物体的体积为1 m³,重力加速度为m/s²。
那么浮力可以通过以下公式来计算:F = 1000 kg/m³ * 1 m³ * m/s² = 9800 N因此,这个铁块在水中受到 9800 牛顿的浮力。
物体半浸没于液体中当物体只有一部分浸没在液体中时,浮力仍然等于物体排开的液体的重量。
假设有一个密度为800 kg/m³ 的木块,其中一半在水中而另一半在空气中,物体总体积为2 m³,重力加速度为m/s²。
那么浮力可以通过以下公式来计算:F = 800 kg/m³ * 2 m³ * m/s² = 15680 N因此,这个木块在水中受到 15680 牛顿的浮力。
物体在气体中当物体放置在气体中时,浮力同样存在。
假设有一个密度为 2 kg/m³ 的气球,其体积为4 m³,重力加速度为m/s²。
那么浮力可以通过以下公式来计算:F = 2 kg/m³ * 4 m³ * m/s² = N因此,这个气球受到牛顿的浮力。
结论浮力是物体在液体或气体中所受到的向上的力,可以通过浮力的计算公式来求解。
对于完全浸没于液体中的物体,浮力等于物体排开的液体的重量;如果物体只有一部分浸没在液体中,浮力仍然等于物体排开的液体的重量;对于物体在气体中,同样存在浮力。
地下水浮力计算最强总结关于基础设计中地下水浮力问题的思考古今强,侯家健0 前言随着经济的发展,城市建设规模不断扩大,地下空间不断得到开发,带地下室的高层建筑以及地下车库、下沉式广场等大量兴建,地下结构面积和深度显著增加。
由此地下水的处理逐渐成为了工程中的热点问题,同时地下结构抗浮失效的工程事故不时见诸报道[1-5]。
本文就此探讨基础设计中地下水抗浮问题,并就合理利用地下水浮力提出建议。
1 抗浮设防水位和浮力计算水浮力的本质是作用在地下结构顶面与底面水压力之差,根据实际情况这个水压力可能是孔隙水压力或者是静水压力,在渗流情况下还需要对地下水进行渗流分析。
处理抗浮问题的常规做法是:在勘察阶段尽力查明场地水文地质条件和地下水赋存特征,提供有足够安全度、经济合理的抗浮设防水位;在设计阶段以抗浮设防水位为起始点计算浮力,进行相应抗浮验算。
抗浮设防水位必须以观测系统的长期地下水动态为基础,根据区域和整个场地的水文地质条件或地下水埋藏条件,即地下水的类型和分布及埋藏深度、含水层数目、岩性结构、含水层构造特点、地下水的补给、排泄条件等来决定[6]。
例如,北京市勘察设计研究院根据北京市水文地质条件和地下水赋存特征,将北京地区浅层地下水分为3个大区和7个亚区并掌握了近50年地下水动态观测资料,在此基础上建立了地下水预测、预报系统,研究了地下水典型渗流特征及其对建筑场地孔隙水压力分布规律,为经济合理地确定基底地下水浮力打下了坚实基础[5]。
我国疆土辽阔,各地气候、水文、地质等情况差别很大,其他地区根据各自的情况形成了具有地方特色的经验和做法,部分地区的相关做法汇总如表1所示。
这些地方经验往往与当地的地质、地下水动态、气候等相适应。
如广东珠江三角洲地区地下水位埋深较浅,且承压含水层水位一般低于地面,加上常年降雨量充沛,连续降雨时地下水位常会上升至地面高度,因此设防水位取室外地坪标高是合适的。
抗浮设防水位和地下水浮力计算的一些地方经验表1地区抗浮设防水位选取原则地下水浮力计算原则广东[7-9]地下水的抗浮设防水位应取建筑物设计使用期限内(包括施工期)可能产生的最高水位,若地质报告未能提供地下水的最高水位,则可取建筑物室外地坪标高。
在计算地下水浮力时,除有可靠的长期控制地下水位的措施外,不应对地下水水头进行折减,结构基底面承受的水压力应按全水头计算。
深圳当有长期系统的地下水观测资料时,应取峰值水位;只考虑施工期间的抗浮设防时,宜取1~2个水文年度的最高水位;无法确定地下水峰值水位时,可取建筑物室外地坪以下1~2m;位于坡地上、斜坡下的场地,宜以分区单栋建筑物室外地坪最低处为抗浮设防水位;当建筑物周边地面和地下有连通性良好的排水设施时,宜以该排水设施底标高为基准综合判断;当涨落潮对场地地下水位有直接影响时,宜取最高潮水位时的地下水位[10]。
滨海填海区:水浮力折减系数取1.0。
山前冲沟:若地下室埋藏较浅、底板下填土和粉质黏土较厚时,浮力折减系数取0.7~0.8;若上部填土和粉质黏土不厚或地下室埋藏深度较大,且地下室底板达到下部砂层时,抗浮设计水位不折减;若地下室底板接近下部砂层,应按砂层承压水头分析计算底板抗浮稳定性。
丘陵、台地:水浮力折减系数取0.5~0.6。
低山、丘陵、基岩裸露:地下室位于砂砾状强风化层时,水浮力可不折减,地下室位于土状强风化层时,水浮力可按0.8折减,地下室位于碎块状强风化或中风化层时,水浮力可按0.7~0.8折减,地下室位于裂隙不发育的微风化层时,水浮力可按0.5~0.6折减[11,12]。
湖北[13]若有长期水文观测资料或历史水位记录,可采用历史最高水位;若无长期水文观测资料或历史水位记录,可采用丰水期最高稳定水位;场地有承压水且承压水与潜水有水力联系时,应取承压水和潜水的混合最高水位;对斜坡或其他可能产生明显水头差的场地,应考虑地下水渗流所产生的非均布荷载。
地下建筑物埋于不透水层,周边填土为密实的不透水土,当场地无积水时,可不考虑水浮力作用;稳定地下水位作用下建筑物所受到水浮力应按静水压力计算,临时高水位作用时,在黏土地基中水浮力可适当折减,折减系数宜由勘察部门提供,在砂土中水浮力不折减。
贵州[14]勘察期间测量地下水位,并通过收集场地的动态资料,给定年最高水位、历史最高水位及其动态变化规律。
静水条件下水浮力不折减;对砂土、粉土等渗透性强的土层,水浮力不折减;对渗透系数很低的黏土和节理不发育的岩石,原则上水浮力不折减,只有在具有地方经验或实测数据时,方可进行一定的折减;渗流条件下,水浮力应通过渗流分析确定。
成都[15]基础持力层位于卵石层或需要计算地下水浮力时,取历年最高水位。
当地规范没有专门的条文规定上述地方经验适合于简单场地上的一般工程,具有局限性。
对于规模庞大、地下水情况复杂(如有多个含水层)或者重要的工程,宜进行现场孔隙水压力测试或渗流分析。
例如,重庆江北区某大型工程,基坑平面尺寸约为100m×200m,勘察建议采用嘉陵江洪峰水位为抗浮设防水位,需要考虑32m水头的水浮力。
当地地质以中风化砂岩或砂质泥岩为主,裂隙发育不良,岩石渗透性低,而洪水期很短(约7d)。
抗浮设计时采用了一维模型进行渗流分析,考虑了河岸和基坑止水帷幕对表层填土的隔水作用,并考虑了基岩和表层填土的渗透系数。
分析表明在洪峰期间渗流并不足以填充地下室外壁与基坑之间回填土的孔隙,基坑开挖也表明坑内基本未见渗水。
同时也参考了相邻场地某市政工程的抗浮专项论证报告,最后偏于安全地对抗浮水压力按抗浮设防水头折减50%考虑。
此外,还要对勘察建议的抗浮设计参数进行必要的判断与调整。
因为场地内工程活动(如钻探、开挖、打桩、大面积填土、设置基坑止水帷幕等)将会局部影响地下水原有的赋存、补给和排泄等运动条件,从而或多或少地改变地下水浮力数值,而勘察阶段事前无法预见、仅能从宏观地区水文地质等条件提出设计建议。
具体设计时需要结合所采取的工程措施予以判断,必要时进行调整。
例如,福建大厦结构设计时注意到场地为大面积填土,填方高度比勘察时高了近2.5m,考虑到填方对地下水的抬升作用,最终选用的抗浮设防水位比勘察建议值提高了1m[16]。
2 结构抗浮稳定安全系数与结构抗浮策略地下结构在水浮力作用下需要有足够的安全度。
国内不同的规范对抗浮验算的规定并不一致,关于水浮力荷载分项系数或抗浮稳定安全系数[17]的规定尚未统一,有待协调和完善。
规范[18]规定“结构抗浮稳定安全系数K w,一般情况下可取1.05”。
工程师需要根据结构重要性、使用年限和地下水浮力计算结果或抗浮设防水位的可靠程度等具体情况,灵活把握。
例如:1)我国南方滨海和滨江地区,经常会发生街道水浸现象,这些地区通常抗浮设防水位取室外地坪标高或地下室出入口最低标高,计算水浮力时水头也不折减,这时已经选取了超越概率为0的最不利水浮力工况,即使K w取最低值1.0也无妨;2)对比较重要或使用年限超过50年的工程,则可能需要选取较大抗浮稳定安全系数。
当抗浮稳定性不满足要求,就需要采取抗浮措施来增加抗浮稳定的安全度。
抗浮措施包括被动抗浮措施(如增加配重、设置抗拔桩或抗拔锚杆等)和主动抗浮措施(如排水减压、止水帷幕等)。
对具体工程,应结合实际情况、因地制宜地采取相应的结构抗浮策略。
例如:(1)于1985年建成的香港汇丰银行大厦[19],大厦4层地下室,底板埋深16~20m,地面以上43层,高175m,底层平面尺寸55m×72m。
由于建筑规划要求大厦底层为全开敞式大空间,采用钢结构悬挂系统,底层仅有8根巨型钢格构柱落地,上部荷载全部由这8根巨型钢格构柱传至基础。
地下室采用1m厚、深度大约25m、伸入基岩的地下连续墙(墙脚注浆止水)作为止水帷幕。
按洪峰最高水位考虑抗浮水头,地下室的整体抗浮稳定性毫无问题,但地下水水头大、水浮力工况下地下室底板的受荷跨度很大,需要采取抗浮措施以满足局部抗浮稳定。
奥雅纳设计团队经评估后认为在正常使用阶段渗入止水帷幕以内的水量不大,最初曾考虑采取主动疏散水压力措施,经与业主日后的大厦管理团队沟通,认为管理方面遇到的问题大大抵消了采取主动疏散水压力措施所带来的好处,最后采用永久性岩石抗浮锚杆。
(2)沈阳华府新天地项目[20],裙楼结构封顶后即可满足抗浮稳定要求,施工抗浮可用抽水等常规施工手段予以解决。
但根据业主的工程进度情况,存在裙楼施工降水周期过长的问题。
为此设计对“设置抗浮桩、减少底板厚度、地下室顶板封顶后停止降水”和“不设置抗浮桩、裙楼封顶后才停止降水”等2个施工抗浮方案进行经济技术比较,发现前者尽管增加了抗拔桩的费用,但在抵扣降水台班和减少底板厚度的工程费用后,仍可比后者节省工程造价342万元人民币,最终采用前者,为业主节省了工程成本。
(3)广州某产业园总部大楼,大楼地面以上40层,总高180m,3层地下室,基础埋深20.5m,抗浮设防水位取室外地坪标高,按全水头考虑。
尽管地下水浮力较大,塔楼的整体抗浮稳定性毫无问题。
但了解到业主准备先施工地面5层商业用房后停建塔楼,先开业并观察市场情况后再决定是否续建塔楼情况。
为此考虑了塔楼停建的抗浮不利工况,在塔楼范围补充设置了抗浮锚杆。
(4)某大型商业综合体,地面以上2层,3层地下室,基础埋深18.7m。
商场局部为某著名品牌的华南地区旗舰店,应租户要求,该区域地上2层为大跨度钢结构楼面。
由于结构自重及配重不足,设置了抗拔锚杆以抵御地下水浮力。
然而奥雅纳设计团队了解到业主准备一旦该租户停租退场,将会拆除该区域地上2层的大跨度钢结构楼面,重新改建为常规跨度的钢筋混凝土楼面。
鉴于改建过程中存在抗浮抗力(结构自重)减小的不利工况,重新按此进行了抗浮设计,增加了该区域抗浮锚杆的数量。
文献[5]从施工难易程度、成本、技术成熟程度等方面比较了两类抗浮措施的优点和局限性。
文献[21]认为对北京以及大多数北方及内陆地区,在结构设计使用年限内多数时间地下水位处于低位,只在较短时段内才会出现可能危及抗浮稳定的极端高水位,原则上适合采用主动抗浮措施;在南方及沿海地区,地下水位较高,适宜采用被动抗浮措施。
综上所述,可见:1)被动抗浮措施属于一次性工程投入,主动抗浮措施则要计入其运作费用,前者不一定比后者浪费,需要进行经济技术比较;2)只要条件适合,即使在地下水位高的地区也具备采用主动抗浮措施的可能;3)采取主动抗浮措施,除了经济技术可行外,还要顾及业主的物业管理能力,另外还要适当考虑日后物业产权易手、管理能力变动的风险;4)在市场经济下,在项目施工、运营的整个周期中,存在抗浮抗力发生重大变动的可能(如停建、分期建设或中途改建等),工程师需尽可能了解施工阶段和使用阶段抗浮稳定的各种工况,进而有针对性地采取结构抗浮策略。