发布于：2023-05-05 08:50:05
来自：建筑结构/结构施工图
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—— 李大钊
祝各位读者朋友：
五四青年节快乐！！
地下室抗浮设计时，对于结构自重满足使用期间抗浮稳定性需求或自重与浮力相差不多时，常直接利用自重以及配增适当压重来满足抗浮稳定性要求。
ps.抗浮等级为丙级时，标准中的安全系数Kw应不小于1.05。
这样做的好处是，地下室不必额外设置抗浮构件（如抗拔锚杆、桩等），可以加快施工进度且施工质量更有保证。
经大白研究发现，当利用自重或压重法满足抗浮稳定性要求时，现有规范体系内可能隐藏着一个BUG，容易被大家所忽视。
记录成文章分享给大家并加以提醒，期望朋友们各分享自己的应对策略。
先建立一个4X4跨的单层地下室，柱跨间距均为8.2m，层高3.7m，顶板标高-0.6m，上覆1.2m的覆土，如下图所示：
底板为无梁楼盖带下柱墩的筏板基础，厚度0.35m，水浮力程序由自动计算。
初算一遍可知，结构的抗浮稳定性不满足规范要求，直接采用压重法作为抗浮方案。
通过在底板上施加附加面荷载以 模拟压重抗浮过程 ，令地下室的整体稳定性刚好满足JGJ476-2019《建筑工程抗浮技术标准》（以下简称抗浮标准）3.0.3条的要求。
上图的验算文本中，整体稳定性系数为1.06，满足不小于1.05的规范要求。
查看抗浮稳定性控制工况下的底板三维位移可以发现，竖向构件（外墙、内框柱）下未出现上浮位移，且
外墙下有较为明显的下沉位移，说明整体和局部均能抗浮稳定。
同工况下的基底反力结果与三维位移中的底板变形相匹配，可以用来交叉验证基础抗浮结果的可靠性。
底板冲剪局压验算满足要求， 查看基础配筋结果并无异常， 总体基础方案看似可行，好像可以接着画图了。
有趣的事情来了，计算完成后，程序（5.2.1版本）弹出了一个错误提示。
提示内容显示，第14号组合的非线性迭代结果无法收敛。
查看计算参数中的水浮力组合表不难发现，14号组合是非线性算法下的基本组合：
而
该工况是用来计算水浮力下底板的受力、进行配筋和冲剪局压等验算的主要工况之一。
查看这一组合下的底板三维变形，可见地下室仅有整体上浮位移，且量级巨大，同时柱跨间并无相对位移。
这种情况下，该工况计算结果不能被设计采用，相应的配筋和冲剪局压等验算成果是错误的。
程序虽给出了错误提示，但配筋验算结果中仍输出了14号工况下的配筋值，且未做任何标记进行提醒。
版本较旧的软件中程序不会给出错误提示，上述问题大概率会被设计人所忽视。
建议程序编制时，对于抗浮稳定性无法收敛的工况， 输出的设计结果按显红处理，以提醒设计人注意并进行核查。
造成这一BUG的核心原因是，当前抗浮标准验算在底板受力时的分项系数已放大至1.35，相当于基本组合下的抗浮设计水位相较
设防水位有了大幅提升。
以厦门的工程为例，抗浮设防水位常取建筑室外地面下0.5m。对于一个常规的地下室工程（如下图所示），基本组合下的设计水位将会高出室外地坪1.2m以上。
对于仅靠压重法将将满足抗浮稳定性的地下室来说，就会出现如下BUG：
抗浮稳定验算没问题，反倒是基本组合下无法抗浮稳定。
首先，肯定有朋友会问，基本组合下一定得用非线性算法么？用线性算法行不行（下午还真有读者朋友告诉我他是这么干的）？
原因在于，线性算法下模拟地基土承载作用的弹簧（用基床系数表征其刚度）在水浮力作用下既可以受压也可以受拉。
从下图算例可以明显看出，线性的抗浮稳定验算组合下，蓝色区域的土体明显受拉，基底压力为负值，约束了底板的上浮变形，最大上浮位移相较非线性工况大幅减少约78%。
图（b）
那么，用模拟手算法的计算方案（例如取单独模型在竖向构件下布置大刚度锚杆等）可以么？
手算法假定地下室底板没有整体弯曲变形，仅考虑柱跨间的局部弯曲变形。
实际情况是，抗浮构件需要有一定的位移才能提供抗拔力，也就意味着：
因此，对于边界条件简单，整体弯曲变形小的地下室，以往手算法设计安全性还是有保障的，采用模拟手算方案应该是可行的。
对于边界条件复杂（比如周边有主楼、地下室局部带下沉广场等）整体弯曲变形不可忽略的情况，该方案适用性还需要进一步研究。
一劳永逸的办法是，继续增加压重使得基本组合下的变形验算收敛。
不过这样做肯定需要增加工程造价，大白估计没有几个项目肯这么干。
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