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摘要：随着我国社会经济的快速发展，建筑工程项目的增加，近几年抗浮设计出现的安全事故越来越多，抗浮设计的合理与否，对工程造价的影响也越来越大，抗浮设计作为结构设计的一个分项部分，也越来越受到重视。新颁布《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019对工程提出了工程设计中的可靠依据。基于此本文就将以土木工程建筑结构地下抗浮设计作为研究对象，分析《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019在土木工程建筑结构设计中存在的问题，并在此基础上提出相关建议，以期在工程设计实际应用中提供可能的设计方法。
关键词：土木工程 建筑设计 结构设计 抗浮设计
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-107
1抗浮设计的特点
1.1整体抗浮稳定
当水浮力大于抗浮力时，工程结构将出现上浮情况，建筑工程正常使用阶段应保证结构整体稳定。
1.2构件强度设计
当构件强度不满足承载力要求时，结构构件将出现破坏情况。
2《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019解读
《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019明确了抗浮设计的安全准则，为工程抗浮设计提供了可靠设计依据，就规范中的主要内容阐述如下。
2.1安全系数
在建筑业迅速腾起的形势下，要想建筑行业健康发展，建筑商就不能一味地追求经济效益，必须严格遵守有关于建筑行业的法律法规，赋予建筑工程一定的按安全系数及重要性系数，规范中将建筑抗浮设计分类为甲乙丙三类，分别赋予不同的安全系数，同时根据工程的重要性，赋予了结构的重要性系数，安全等级分别为一级、二级、三级对应不同的重要性系数1.1～0.9。
2.2浮力
水浮力分为静止抗浮设防水位FW，承压水水压力Ffc，高差时得水力高差坡水压力Ffs。
浮力标准值：
2.3抗浮力
抗浮力为抵抗结构上浮荷载作用，分为结构底板抗浮板自重（G0），上部结构自重（Gg），结构填充物（Gt），其他建筑填充物（Ga），外挡土墙摩檫力Qqt，抗拔桩，抗拔锚杆提高得抗拔力，Rm。
抗浮力标准值
·基础底板自重/防水板自重（G0）
·基础底板以上结构自重（Gg）
·基础底板及结构上部填充材料（Gt）
·建筑面层做法、设备自重（Ga）
·抗拔力Nka，nQtk
外墙摩擦力qqt——验算施工阶段、既有建筑加固改造可用
3规范冲突的解决方案
3.1安全系数与重要性系数
甲乙丙的安全系数与《 建筑结构可靠度统一标准》中的结构安全等级赋予的重要性系数不一致，而重要性系数属于结构构件极限承载力设计时需要考虑的系数。《建筑工程抗浮技术标准 》（JGJ476-2019）引入了安全系数，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）的建筑安全等级概念等同，即有安全系数后，稳定验算无需考虑安全等级对应系数。构件强度计算需考虑重要性系数，且按《建筑工程抗浮技术标准 》（JGJ476-2019）7.1.8条采用。裂缝、挠度计算无需考虑重要性系数即安全系数。
3.2设计值、标准值、准永久值
荷载设计值、标准值、准永久值规范赋予各荷載对应的分项系数，并用于验算各种工程状态的设计。规范中叙述不太明晰，引入分项系数总结如下：
浮力设计值
抗浮力设计值
3.3工程符号冲突
依据规范各符号的应用条件，如重要性系数，荷载等前后不一致，建议统一考虑，并赋予不同的下标。
3.4解决方案
综合上述，以乙类为例，稳定验算时，浮力按标准值，并考虑重要性系数取1.05，结构自重按标准值，填充物考虑填充材料的不可控性，取值进行折减，按规范取值取0.9，即得出下式
G=G0+Gg+0.9Gt+1.0Rm>1.05Ff
验算构件强度、抗拔桩桩身强度、抗拔锚杆锚筋面积时，按设计值取
1.35Nt<=S（gik）
构件裂缝依据砼规精神，按准永久值考虑，水浮力按1.0分项系数取值
Nt<=S（Gik）
4抗浮设计中的问题分析
城市高层建筑的大型地下车库和商场是抗浮设计的主要方案。在设计中，地下室抗浮设计必须满足整体抗浮和局部抗浮的要求，现阶段主要有以下5中方案：
3.1 增加压重
其主要为增加建筑物的重量，是在重量和浮力差小的情况下使用建筑物的自重来平衡水浮力。设计中增加基础板的厚度、将地下室底板向外延伸、对建筑物埋深等方法这些都是增加自重的方案。
3.2 增加拉力
为增加抗拔力，主要是设置抗拔桩或抗拔锚杆，防止建筑物上浮。目前，抗拔桩是工程设计中应用最广泛的抗浮方案，特别是对于埋深较深的大面积的公共建筑和下沉庭院，因建筑方案往往会出现大面积的挑空空间，导致一些基础板不仅承受着向下的压力，而且承受较大的向上的水浮力。但是，根据上部结构的位置，压力控制或浮力控制并不统一。此时，抗压抗拔桩显示出优越性，它不仅具有较强的抗压强度，而且考虑了抗拔的使用。设置抗浮锚杆可以合理安排结构的整体布置，防止裂缝的发生，防止底板变形。与其它抗浮措施相比，该方法具有工期短、造价低、节省材料等优点。但在施工过程中，由于整个上部结构受力变形复杂，差异较大，无法准确反映实际变形和应力，其能否合理经济地设置锚杆，需要根据工程情况和工程造价综合考虑。
3.3 拉压组合
拉压组合是在建筑物自重增加但抗浮要求不满足时，进行抗拔桩或锚的一种方法。这种情况一般浮力很大，仅限于工程实际情况，在单一的抗浮方法已不能满足抗浮要求时使用，使用较少。
3.4降水抗浮
建筑物在使用过程中，地下水从排水盲沟源源不断地流入集水井，由水泵排出。利用 种方法虽然施工简易。如在建筑物施工较大时，其盲沟的数量、埋深、管理等都会有一定的难度。此种方法，在含水率较高的土层中施工是有效的，但抽水成本的增加，成本也会增加，所以在施工过程中或水池等相关建筑中使用，不在地下室等建筑中使用，其使用范围小。
3.5局部抗浮
在实际的工作中，需要注意地下室结构的传力方式。当上部结构自重用于抗浮时，如果满足抗浮要求时，我们也不能简单地认为此时抗浮设计满足要求。需要对上部自重的传力方式进行分析。当水浮力引起底板局部范围内的隆起，引起地下室的局部破坏时，需用增强结构强度和刚度，这既能满足抗浮要求，又不会造成施工成本的浪费。
5总结
综上所述，土木工程结构设计的抗浮设计问题不仅对建筑使用安全性以及使用寿命造成一定的影响，而且也会对整个工程建设的投资有着直接的影响，因此，在进行土木工程结构抗浮设计的过程中，应充分解读理解规范，并且采取合理有效的措施进行解决，以提高土木工程建筑抗浮设计的安全性以及经济性。
参考文献
[1]张显涛.基于功能需求的房屋建筑地下室结构的抗浮设计[J].建材发展导向，2019（19）：200.
[2] 赵芯.关于建筑物地下室结构设计的探讨[J].低碳世界，2017（36）：212-214.
北京新纪元建筑工程设计有限公司 100070
关键词：土木工程 建筑设计 结构设计 抗浮设计
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-107
1抗浮设计的特点
1.1整体抗浮稳定
当水浮力大于抗浮力时，工程结构将出现上浮情况，建筑工程正常使用阶段应保证结构整体稳定。
1.2构件强度设计
当构件强度不满足承载力要求时，结构构件将出现破坏情况。
2《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019解读
《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019明确了抗浮设计的安全准则，为工程抗浮设计提供了可靠设计依据，就规范中的主要内容阐述如下。
2.1安全系数
在建筑业迅速腾起的形势下，要想建筑行业健康发展，建筑商就不能一味地追求经济效益，必须严格遵守有关于建筑行业的法律法规，赋予建筑工程一定的按安全系数及重要性系数，规范中将建筑抗浮设计分类为甲乙丙三类，分别赋予不同的安全系数，同时根据工程的重要性，赋予了结构的重要性系数，安全等级分别为一级、二级、三级对应不同的重要性系数1.1～0.9。
2.2浮力
水浮力分为静止抗浮设防水位FW，承压水水压力Ffc，高差时得水力高差坡水压力Ffs。
浮力标准值：
2.3抗浮力
抗浮力为抵抗结构上浮荷载作用，分为结构底板抗浮板自重（G0），上部结构自重（Gg），结构填充物（Gt），其他建筑填充物（Ga），外挡土墙摩檫力Qqt，抗拔桩，抗拔锚杆提高得抗拔力，Rm。
抗浮力标准值
·基础底板自重/防水板自重（G0）
·基础底板以上结构自重（Gg）
·基础底板及结构上部填充材料（Gt）
·建筑面层做法、设备自重（Ga）
·抗拔力Nka，nQtk
外墙摩擦力qqt——验算施工阶段、既有建筑加固改造可用
3规范冲突的解决方案
3.1安全系数与重要性系数
甲乙丙的安全系数与《 建筑结构可靠度统一标准》中的结构安全等级赋予的重要性系数不一致，而重要性系数属于结构构件极限承载力设计时需要考虑的系数。《建筑工程抗浮技术标准 》（JGJ476-2019）引入了安全系数，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）的建筑安全等级概念等同，即有安全系数后，稳定验算无需考虑安全等级对应系数。构件强度计算需考虑重要性系数，且按《建筑工程抗浮技术标准 》（JGJ476-2019）7.1.8条采用。裂缝、挠度计算无需考虑重要性系数即安全系数。
3.2设计值、标准值、准永久值
荷载设计值、标准值、准永久值规范赋予各荷載对应的分项系数，并用于验算各种工程状态的设计。规范中叙述不太明晰，引入分项系数总结如下：
浮力设计值
抗浮力设计值
3.3工程符号冲突
依据规范各符号的应用条件，如重要性系数，荷载等前后不一致，建议统一考虑，并赋予不同的下标。
3.4解决方案
综合上述，以乙类为例，稳定验算时，浮力按标准值，并考虑重要性系数取1.05，结构自重按标准值，填充物考虑填充材料的不可控性，取值进行折减，按规范取值取0.9，即得出下式
G=G0+Gg+0.9Gt+1.0Rm>1.05Ff
验算构件强度、抗拔桩桩身强度、抗拔锚杆锚筋面积时，按设计值取
1.35Nt<=S（gik）
构件裂缝依据砼规精神，按准永久值考虑，水浮力按1.0分项系数取值
Nt<=S（Gik）
4抗浮设计中的问题分析
城市高层建筑的大型地下车库和商场是抗浮设计的主要方案。在设计中，地下室抗浮设计必须满足整体抗浮和局部抗浮的要求，现阶段主要有以下5中方案：
3.1 增加压重
其主要为增加建筑物的重量，是在重量和浮力差小的情况下使用建筑物的自重来平衡水浮力。设计中增加基础板的厚度、将地下室底板向外延伸、对建筑物埋深等方法这些都是增加自重的方案。
3.2 增加拉力
为增加抗拔力，主要是设置抗拔桩或抗拔锚杆，防止建筑物上浮。目前，抗拔桩是工程设计中应用最广泛的抗浮方案，特别是对于埋深较深的大面积的公共建筑和下沉庭院，因建筑方案往往会出现大面积的挑空空间，导致一些基础板不仅承受着向下的压力，而且承受较大的向上的水浮力。但是，根据上部结构的位置，压力控制或浮力控制并不统一。此时，抗压抗拔桩显示出优越性，它不仅具有较强的抗压强度，而且考虑了抗拔的使用。设置抗浮锚杆可以合理安排结构的整体布置，防止裂缝的发生，防止底板变形。与其它抗浮措施相比，该方法具有工期短、造价低、节省材料等优点。但在施工过程中，由于整个上部结构受力变形复杂，差异较大，无法准确反映实际变形和应力，其能否合理经济地设置锚杆，需要根据工程情况和工程造价综合考虑。
3.3 拉压组合
拉压组合是在建筑物自重增加但抗浮要求不满足时，进行抗拔桩或锚的一种方法。这种情况一般浮力很大，仅限于工程实际情况，在单一的抗浮方法已不能满足抗浮要求时使用，使用较少。
3.4降水抗浮
建筑物在使用过程中，地下水从排水盲沟源源不断地流入集水井，由水泵排出。利用 种方法虽然施工简易。如在建筑物施工较大时，其盲沟的数量、埋深、管理等都会有一定的难度。此种方法，在含水率较高的土层中施工是有效的，但抽水成本的增加，成本也会增加，所以在施工过程中或水池等相关建筑中使用，不在地下室等建筑中使用，其使用范围小。
3.5局部抗浮
在实际的工作中，需要注意地下室结构的传力方式。当上部结构自重用于抗浮时，如果满足抗浮要求时，我们也不能简单地认为此时抗浮设计满足要求。需要对上部自重的传力方式进行分析。当水浮力引起底板局部范围内的隆起，引起地下室的局部破坏时，需用增强结构强度和刚度，这既能满足抗浮要求，又不会造成施工成本的浪费。
5总结
综上所述，土木工程结构设计的抗浮设计问题不仅对建筑使用安全性以及使用寿命造成一定的影响，而且也会对整个工程建设的投资有着直接的影响，因此，在进行土木工程结构抗浮设计的过程中，应充分解读理解规范，并且采取合理有效的措施进行解决，以提高土木工程建筑抗浮设计的安全性以及经济性。
参考文献
[1]张显涛.基于功能需求的房屋建筑地下室结构的抗浮设计[J].建材发展导向，2019（19）：200.
[2] 赵芯.关于建筑物地下室结构设计的探讨[J].低碳世界，2017（36）：212-214.
北京新纪元建筑工程设计有限公司 100070