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【摘要】 随着气候变暖，个别地区水位不同程度上升，由此对一些按常规抗浮计算设计的车库出现上浮现象，现对上浮的原理分析及确定处理方案。【关键词】车库, 上浮,分析,应急措施,解决方案,优化定案
【 abstract 】 With climate warming, individual areas of water level rose different degree, which to some conventional anti-uplift design according to the calculation of the garage appear floatation phenomenon, are prices of theory analysis and determine treatment plan.
【 key words 】 garage, rise, analysis, emergency measures, solutions, optimization of the final
中图分类号：U415.6文献标识码：A文章编号：
前言
现今温室效应不断加剧，人们的生活气候不断改变，比较直观的有气候变暖、水位上升等。气候的变化给建筑工程设计及施工带来了更严峻的考验。常规的设计经验及设计标准已经不能满足实际建设要求，施工中往往出现按设计施工，施工后水位发生变化，车库自重不能满足抗浮，如何解决浮力对建筑物的破坏，如何优化处理方案已成为现今施工问题处理中越来越关注的焦点。现简单介绍下问题的处理：首先分析上浮原因，对症下药。其次确定解决方案，并分类确定利弊可行。最后通过计算确定并优化方案。
现以如下工程为模板进行分析：
案例分析模板图
工程概况
地下车库平面呈长方形，东西方向总长98.5m，东西方向总宽50.5m，建筑总面积4570.25m2。顶梁截面，顶板厚350mm；基本柱网，柱截面；梁筏基础，基础梁截面，筏板厚400mm。该车库地面层厚100mm（坡度0.3﹪），车库周边混凝土外墙与顶盖、基础现浇连为一体。结构混凝土强度等级C35。基础垫层厚100mm。1、2、3#楼为高层建筑，首层地面为±0.000m，绝对标高42.000m；车库上部覆土顶面标高-0.700m；车库顶板的上皮标高-1.700m，覆土厚度1.000m，地面标高-5.750m；室内净高度3.800m；基础筏板的顶面标高-6.350m，底面标高-6.750m；基础梁的顶面标高-6.350m，底面标高-7.150m。设计水位标高39.000 m。车库顶面覆土厚度达到设计要求，但其密实度较小；垫层施工已完成，尚未进行地面层施工。雨季到来，经连续降雨后，地下车库底板及顶板隆起，部分框架柱出现裂纹。经测定现在水位标高40.200 m。
原因分析
造成车库底板及顶板隆起，部分框架柱出现裂纹的直接原因为雨季降水，室外水位高于设计水位，浮力增加所致。现根据阿基米德定律进行浮力分析，现计算设计抗浮浮力值：（根据F浮=ρɡV排）
F浮=10KN/ m3*9.8N／kg*V
V=4570.25m2*3.85 m+98.5 m *0.4 m *0.4 m *8+50.5 m *0.4 m *0.4 m *13
=17595.4625+231.12
≈17827 m3
F≈17471KN
F均=38.238 KN/ m2（每平米浮力值）
现水位提升后浮力值：
F浮=10KN/ m3*9.8N／kg*V
V=4570.25m2*5.05 m+98.5 m *0.4 m *0.4 m *8+50.5 m *0.4 m *0.4 m *13
=23079.7625+231.12
≈23311 m3
F≈22845KN
F均=49.986KN/ m2（每平米浮力值）
现计算结构能承受的浮力：混凝土容重按24kN/m3，取覆土容重为，以柱网区格为单元，在最高地下水位小于40.200m（顶板上皮标高）条件下，地下车库结构抗浮力为38.238 KN/ m2，
地下车库结构自重
注：框架柱计算高度4.250m，顶板梁/基础梁的折算厚度未含顶板/底板部分，自重未含消防通风等设备自重。
根据以上分析车库设计抗浮值小于结构自重，正常情况下可以满足要求，可是因气候影响，降水量增大，造成水位上升，超过设计水位标高1.2米，造成现有浮力值远大于设计值。受浮力影响车库柱子出现裂缝，楼板开始上浮。但一般变性楼板不会被破坏，但柱子因车库上下板整体弹性变形，上下板受力不均匀就造成了柱子端部抗剪值增大，造成柱子端部裂缝。
三、应急措施
究其成因为浮力所致，最直接的方式就是减轻浮力，即通过降低水位是车库恢复原状。此时工程施工一般至肥槽回填完毕，为不影响后续施工，采用井点降水比较直接实际。降水时根据水的渗透率及气候情况确定降水管间距及水泵功率等，在此不做细述。
四、解决方案及优化定案
根据上浮的表现形式，一般处理意见大致如下：
方案一、车库顶增加覆土，提高自重，抵消浮力。
方案二、车库地面做法增加厚度，或采用铁屑混凝土等高容重材料做地面面层。
方案三、采用车库顶增加覆土及地面做法增加重量相结合。
方案四、车库底板均匀开洞排水降低压力。
由以上方案进行分析：
方案一、增加覆土会是车库上板压力增加，传递至下板后使下板负弯矩增加，处理上需进行计算，弯矩值不满足时还需要进行加固，且覆土容重不大，又有首层地面高度限制，效果一般，该方案适用于浮力变化不大的情况。
方案二、车库地面做法使车库自重增加后，车库下板受力形式改变，原来承受负压力的下板负压力减小，下板的自重一定程度上与浮力直接抵消，有利于结构使用功能。
方案三、采用车库顶增加覆土及地面做法增加重量相结合，一般为地面做法增加自重不满足抗浮时，在满足要求的情况下，进行的优化处理，该方案也是必备的。
方案四、车库底板均匀开洞排水降低压力，根据浮力公式，此方案不能彻底解决车库上浮问题，不能采用，但特殊情况下可以辅助使用（地下水位突然上涨，车库底板瞬间变形较大时）。
由上分析，优先选用方案二，现就方案二进行初步计算，考虑车库使用功能满足的情况下将车库地面做法调整为300厚，采用容重40kN/m3的铁屑混凝土为地面做法材料，安全系数取1.2。现计算如下：
地下车库结构自重（方案调整后）
注：框架柱计算高度4.250m，顶板梁/基础梁的折算厚度未含顶板/底板部分，自重未含消防通风等设备自重。
根据计算值53.184>43.584*1.2，故此方案可行。
經综合考虑，此类问题处理上，应考虑工程实际情况及经济适用的前提下，优先选用方案顺序为：方案一→方案二→方案三。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【 abstract 】 With climate warming, individual areas of water level rose different degree, which to some conventional anti-uplift design according to the calculation of the garage appear floatation phenomenon, are prices of theory analysis and determine treatment plan.
【 key words 】 garage, rise, analysis, emergency measures, solutions, optimization of the final
中图分类号：U415.6文献标识码：A文章编号：
前言
现今温室效应不断加剧，人们的生活气候不断改变，比较直观的有气候变暖、水位上升等。气候的变化给建筑工程设计及施工带来了更严峻的考验。常规的设计经验及设计标准已经不能满足实际建设要求，施工中往往出现按设计施工，施工后水位发生变化，车库自重不能满足抗浮，如何解决浮力对建筑物的破坏，如何优化处理方案已成为现今施工问题处理中越来越关注的焦点。现简单介绍下问题的处理：首先分析上浮原因，对症下药。其次确定解决方案，并分类确定利弊可行。最后通过计算确定并优化方案。
现以如下工程为模板进行分析：
案例分析模板图
工程概况
地下车库平面呈长方形，东西方向总长98.5m，东西方向总宽50.5m，建筑总面积4570.25m2。顶梁截面，顶板厚350mm；基本柱网，柱截面；梁筏基础，基础梁截面，筏板厚400mm。该车库地面层厚100mm（坡度0.3﹪），车库周边混凝土外墙与顶盖、基础现浇连为一体。结构混凝土强度等级C35。基础垫层厚100mm。1、2、3#楼为高层建筑，首层地面为±0.000m，绝对标高42.000m；车库上部覆土顶面标高-0.700m；车库顶板的上皮标高-1.700m，覆土厚度1.000m，地面标高-5.750m；室内净高度3.800m；基础筏板的顶面标高-6.350m，底面标高-6.750m；基础梁的顶面标高-6.350m，底面标高-7.150m。设计水位标高39.000 m。车库顶面覆土厚度达到设计要求，但其密实度较小；垫层施工已完成，尚未进行地面层施工。雨季到来，经连续降雨后，地下车库底板及顶板隆起，部分框架柱出现裂纹。经测定现在水位标高40.200 m。
原因分析
造成车库底板及顶板隆起，部分框架柱出现裂纹的直接原因为雨季降水，室外水位高于设计水位，浮力增加所致。现根据阿基米德定律进行浮力分析，现计算设计抗浮浮力值：（根据F浮=ρɡV排）
F浮=10KN/ m3*9.8N／kg*V
V=4570.25m2*3.85 m+98.5 m *0.4 m *0.4 m *8+50.5 m *0.4 m *0.4 m *13
=17595.4625+231.12
≈17827 m3
F≈17471KN
F均=38.238 KN/ m2（每平米浮力值）
现水位提升后浮力值：
F浮=10KN/ m3*9.8N／kg*V
V=4570.25m2*5.05 m+98.5 m *0.4 m *0.4 m *8+50.5 m *0.4 m *0.4 m *13
=23079.7625+231.12
≈23311 m3
F≈22845KN
F均=49.986KN/ m2（每平米浮力值）
现计算结构能承受的浮力：混凝土容重按24kN/m3，取覆土容重为，以柱网区格为单元，在最高地下水位小于40.200m（顶板上皮标高）条件下，地下车库结构抗浮力为38.238 KN/ m2，
地下车库结构自重
注：框架柱计算高度4.250m，顶板梁/基础梁的折算厚度未含顶板/底板部分，自重未含消防通风等设备自重。
根据以上分析车库设计抗浮值小于结构自重，正常情况下可以满足要求，可是因气候影响，降水量增大，造成水位上升，超过设计水位标高1.2米，造成现有浮力值远大于设计值。受浮力影响车库柱子出现裂缝，楼板开始上浮。但一般变性楼板不会被破坏，但柱子因车库上下板整体弹性变形，上下板受力不均匀就造成了柱子端部抗剪值增大，造成柱子端部裂缝。
三、应急措施
究其成因为浮力所致，最直接的方式就是减轻浮力，即通过降低水位是车库恢复原状。此时工程施工一般至肥槽回填完毕，为不影响后续施工，采用井点降水比较直接实际。降水时根据水的渗透率及气候情况确定降水管间距及水泵功率等，在此不做细述。
四、解决方案及优化定案
根据上浮的表现形式，一般处理意见大致如下：
方案一、车库顶增加覆土，提高自重，抵消浮力。
方案二、车库地面做法增加厚度，或采用铁屑混凝土等高容重材料做地面面层。
方案三、采用车库顶增加覆土及地面做法增加重量相结合。
方案四、车库底板均匀开洞排水降低压力。
由以上方案进行分析：
方案一、增加覆土会是车库上板压力增加，传递至下板后使下板负弯矩增加，处理上需进行计算，弯矩值不满足时还需要进行加固，且覆土容重不大，又有首层地面高度限制，效果一般，该方案适用于浮力变化不大的情况。
方案二、车库地面做法使车库自重增加后，车库下板受力形式改变，原来承受负压力的下板负压力减小，下板的自重一定程度上与浮力直接抵消，有利于结构使用功能。
方案三、采用车库顶增加覆土及地面做法增加重量相结合，一般为地面做法增加自重不满足抗浮时，在满足要求的情况下，进行的优化处理，该方案也是必备的。
方案四、车库底板均匀开洞排水降低压力，根据浮力公式，此方案不能彻底解决车库上浮问题，不能采用，但特殊情况下可以辅助使用（地下水位突然上涨，车库底板瞬间变形较大时）。
由上分析，优先选用方案二，现就方案二进行初步计算，考虑车库使用功能满足的情况下将车库地面做法调整为300厚，采用容重40kN/m3的铁屑混凝土为地面做法材料，安全系数取1.2。现计算如下：
地下车库结构自重（方案调整后）
注：框架柱计算高度4.250m，顶板梁/基础梁的折算厚度未含顶板/底板部分，自重未含消防通风等设备自重。
根据计算值53.184>43.584*1.2，故此方案可行。
經综合考虑，此类问题处理上，应考虑工程实际情况及经济适用的前提下，优先选用方案顺序为：方案一→方案二→方案三。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。