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岩土研究院

地下室抗浮设计中关于浮力的误区

325 2020-12-21 11:42:03

01

抗浮设计的易错问题

对于地下室的抗浮验算,首先要算浮力。对于下图第①种情况,稍微有些概念的基本都能算正确。但是对于第②种情况,有不少人算错了,包括有的单位的结构技措,也写的有问题,大家可以自己去看看。那么对于第②种情况,地下室所受到的浮力是rH2还是rHh呢?


下图总结来自一个实际项目案例,当时该项目地下室抗浮设计需要打抗浮桩。桩打了一半的时候甲方觉得不对劲,就找北京院的大佬看了一下。北京院老总一看,这根本不需要打桩,他们把抗浮算错了。之后该甲方有项目大部分就找北京院了,虽然设计费贵,但节省下来的造价更多。


类似的取消抗浮桩的案例也很多,比如北京长青大厦。

02

什么是浮力?

什么是浮力?浸在流体内的物体受到流体竖直向上托起的作用力叫作浮力。浮力指物体在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(合力)。


公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体下沉静止后排开液体的重力),计算可用它推导出公式F浮=ρ液gV排(ρ液表示液体的密度,单位为千克/立方米;g表示常数,是重力与质量的比值,g=9.8N/kg在粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为立方米)。


物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。

03

地下室浮力的计算

在建筑结构抗浮设计中,水浮力标准值为rHA,面荷载为rH,其中r为地下水的重度,一般为10KN/m3,另外要注意地下水位以下的土重度,可近似的取11KN/m3。


当抗浮水位为①时,地下室和主楼浮力都为rH1,这个一般都不会算错。


当抗浮水位为②时,水位已经超过地下室顶板,超过的部分不增加浮力,即浮力为rHh,如下图所示。主楼的浮力是rH2。

本文根据北京院内部结构技措讲课课件总结