本文是一篇建筑工程管理论文，本文结合应用现有理论与规范计算满足局部抗浮要求、但实际工程却失效的工程案例，建立基准比较模型与构造增强模型等五类计算机模型进行有限元分析。
第一章绪论
1.1研究的背景与意义
随着城市建设的发展，建筑越来越向高深发展。基础埋深的加大，地下水的“水盆效应”不可避免地带来建筑基础抗浮问题，基础抗浮已成为地下室设计最重要的组成部分，直接关乎到建筑的使用与安全。
地下室一般分为单建式地下室和附建式地下室。单建式地下室是指单做地下室，整个建筑物只有地下室，无上部楼层结构。附建式地下室是指整个建筑物不仅有地下室，地上还有楼层结构。一般地，高大的主体结构因其荷重大，采用筏板或桩筏基础，依靠建筑荷重（配重法）与厚筏板，很好地解决了抗浮问题。但单建式地下室和地上为低层结构的附建式地下室，因基础埋深大，对地基承载力要求不高，目前基本上采用独立基础+防水底板型式（防水板厚度一般为250-600mm）。目前单建式地下室和地上为低层结构的附建式地下室的抗浮问题尤为突出，很多工程出现了防水底板开裂渗水、冒水现象，甚至还出现图1.1南宁市某单建式地下室（地下车库）上浮发生结构破坏的情况。
1.2国内外研究现状
1.2.1地下室结构抗浮研究现状
以下是查阅文献资料及相关规范后整理归纳的国内外专家学者对于地下室抗浮相关问题的研究成果：
王海东[1]等通过某高层住宅地下室抗浮设计不足导致结构上浮进而导致地下室结构构件破坏，分析地下室存在上部结构的压重区以及不存在上部结构的非压重区结构构件的破坏方式不同，并总结给出此两种方式地下室抗浮不足的处理方法，以及地下室构件的加固方式。提出地下室结构的整体抗浮和局部抗浮，尤其在有上部结构的重压区结构构件应重点验算。杨淑娟[2]等根据若干实际工程，研究整体抗浮以及局部抗浮不满足主要在基础哪几个部位以及该部位的受力特征，归纳总结了整体抗浮以及局部抗浮的抗浮水位的计算方法。汤荣广[3]等为验证某地块的水泵房地下空腹桁架构件在地下水浮力的作用下导致的形变情况单单用加设基础地梁梁段以及增加钢筋的用量来加强梁以及柱腹桁架结构以及增加底板高度的方法，不满足地下室结构局部抗浮及整体抗浮的要求，并采用SAP2000软件建立模型进行验证。姜英冬[4]在深入分析工程事故案例并结合工程设计实践的基础上，提炼出地下室整体与局部抗浮设计的关键要点：需依据地质资料数据、施工环境和地下结构特性，全面考量后确定抗浮设计参数，并优化相关措施；施工过程中，需实时根据现场实际情况及时调整抗浮施工方法。
梅国雄[5]等人通过研究地下水浮力在砂土层以及黏土层中地下水在不同水位下水浮力的改变规律以及在时间改变的工况下地下水浮力的变化过程，并对不同土层折减问题进行研究，并采用试验和模拟进行验证在不同环境中，地下水浮力对深基坑基础的力学效应。郜东明[6]等根据理论分析防浮力水头值以及抗浮折减系数的确定基础，结合实际工程对已有的抗浮构造措施进行了细致的研究，所得结论对指导实际抗浮设计奠定了非常重要的理论基础。
第二章独基加防水底板的设计理论
2.1广西地层组合概化模型与概化抗浮地质模型
2.1.1广西地层组合概化模型
基于地下水赋存、渗透及径流角度，通过概化地质条件，忽略岩土地质成因，介绍以下几种类型的广西主要地层组合模型：
1、黏性土或含砾砂黏性土组合型
图2.1是由黏性土或含砾砂黏性土组成的地层概化剖面，这类组合的特点是各土层渗透系数小，基本为隔水层或极弱透水层。基础埋置在该剖面时，该层不存在地下水，基础底板下赋存的水主要来自于肥槽内渗入的大气降水，水量大小受季节性影响。
2.2底板抗浮理论
2.2.1抗浮工程的等级划分和抗浮稳定性准则
抗浮工程应根据工程地质和水文地质条件的复杂程度、地基基础设计等级、使用功能要求，以及抗浮失效可能对正常功能产生的影响严重程度或潜在危害。
2.2.2独立基础加防水板基础的基本特点
独立基础结合防水板的基础结构由独立基础和防水板两部分构成这种基础（独立基础加防水板组合基础）承受上部结构荷载时，它与地基发生相互作用[51]。为了减小地基受压过大并保护基础，一种常见的做法是在基础下方设置垫层，从而延长基础的使用寿命和稳定性。除了基本的素混凝土垫层，为了符合基础设计的理想状态，会在防水板下方预设一段软垫层，通常采用轻质材料，如聚苯板或松散焦渣。
2.2.3地下室独立基础加防水板设计理论
2.2.3.1独基加防水板的弯矩设计
我国在独立基础和防水板的计算领域经历了显著的发展，手算方法中简化设计法在工程实践中占据显著位置。简化设计计算法是在经验系数法的基础上建立起来的。经验系数法起源于双向板无梁楼盖体系。
简化计算方法[52]如下：1、将整体分为独立柱基和防水板两部分。对于防水板，仅考虑其抵抗水浮力，以四周边缘支撑在独立基础上的复杂双向板进行分析，并运用经验系数法进行分配。2、上部载荷全部由独立基础承载。
当考虑水浮力作用时，独立基础的反力会随水浮力变化而变化。当水浮力增大而总体载荷不变时，基础底部的压力会相应减小。因此，在抗浮设计中，确定关键的抗浮水位至关重要。
第三章 独基加防水底板质点位移与拉伸损伤有限元分析 ................ 28
3.1 本构关系 ............................ 28
3.1.1 混凝土本构模型 ........................ 28
3.1.2 钢筋本构模型 ....................... 29
第四章 工程实例 .................... 57
4.1 工程概况 ...................... 57
4.2 盈建科地下室底板设计与验算结果 ..................... 58
4.3 有限元模型建立 ......................... 62
第五章 结论与展望 ..................... 73
5.1 结论 ............................... 73
5.2 创新点 ............................. 74
5.3 展望 ....................... 74
第四章工程实例
4.1工程概况
金龙湾华庭工程该项目位于柳州市柳江区柳江大道北部、与九曲河隔路相对，地块南邻柳州市柳江区人民法院，北邻馨泽院住宅小区，北西接柳江人民医院，东邻柳州市柳江区气象局，地势平坦宽阔。两层连通式地下室，设计抗浮水头为4.31m，本工程采用天然地基，持力层在以下两种地层：1、主楼范围外持力层为强风化白云岩，未修正地基承载力特征值fak=500kPa；2、主楼范围内持力层为中风化白云岩，未修正地基承载力特征值fak=3500kPa；场区抗震设防烈度为6度，设计地震动加速度为0.05g；场地土类型为软弱土～岩石，场地类别综合判为Ⅱ类，设计地震动反应谱特征周期为0.35s，属对建筑抗震一般地段。该工程地下室负二层1/13～21×A～R轴区域存在因地下水位上涨导致地下室底板出现渗水，其中现场渗水情况如图4.1所示。
第五章结论与展望
5.1结论
本文结合应用现有理论与规范计算满足局部抗浮要求、但实际工程却失效的工程案例，建立基准比较模型与构造增强模型等五类计算机模型进行有限元分析，从宏观上通过位移分析及基与工程实际开裂点比对寻找最危险开裂破坏点，分析构造增强模型的安全度及基与抗浮安全系数的定量关系；从细观上基于定义混凝土拉伸损伤概念的基础上，进行五类模型的损伤分析，提出确定混凝土拉伸损伤临界值的二个基本原则并依此确定拉伸损伤临界值。将计算机分析模型及分析成果应用于不同工况的工程案例，验证模型的准确性。主要结论如下：
本文主要结论如下：
1、基于工程实体模型建立基准比较模型与构造增强模型等五类计算机模型进行有限元分析，由分析获得的试验中最危险开裂破坏点与实际工程开裂渗水位置一致性，验证了计算机模型的可靠性；并基于位移分析建立构造增强模型的安全度概念。结合安全度概念，与现行规范中的抗浮安全系数建立了定量公式。
2、定义了混凝土拉伸损伤（Damaget，简化DT）值DT，提出了有限元分析中确定混凝土拉伸损伤临界值的二个基本原则确定了DT的临界Xi值，为目前类似工程损伤分析无法或盲目确定DT值提供理论与数据支撑。针对防水板抗浮研究，随着外荷的增加，当DT值等于临界Xi时，则认为混凝土单元处于受拉破坏的临界点，亦是混凝土单元既可以带裂缝工作的临界状态；当防水板混凝土单元体DT值大于临界Xi时，该单元体的裂缝已超出规范要求，即认为该单元体已经发生受拉破坏，失去承载能力。
3、现阶段规范理论与普通独基加防水板设计软件不能完全分析出独基加防水板所有应力集中区域开裂和损伤情况。而通过基准比较模型与构造增强措施模型使用观测点竖向位移、安全度、抗浮安全系数以及拉伸损伤作为研究结果的对比研究方法对于解决现阶段规范理论以及普通设计软件不能解决的独基与防水板联接处抗浮失效问题是可行的、可靠的。应用不同工况及结构的工程案例，验证了计算机模型的准确性。
参考文献（略）
