江苏博森建筑设计有限公司，马天

1.1 混凝土转自：结构设计-公众号规范及建筑结构荷载规范的规定

《混凝士转自：结构设计-公众号规范》GB50010-2010第3.31条的规定，混凝士结构的承载能力极限状态计算包括了结构的倾覆、滑移、漂浮验算。《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(以下简称为荷载规范)第322、323和324条的规定，采用基本组合对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时，荷载的分项系数应满足有关的建筑结构诊计规节的规定，当永久带参效应对结构有利时，分项系数不应大于1.0。承载能力极限状态设计表达式：

式(1)中：γ0为结构重要性系数，S为承载能力极限状态下作用的效应设计值(对持久设计状态和短暂设计状态应按作用的基本组合计算)，R为结构构件的抗力设计值。

以上两本规范均给出了基于承载力极限状态设计法的抗浮验算的广义表达式。但对于抗浮工程的结构重要性系数的规定，水浮力属于永久荷我还是可恋荷裁，水浮力的取值依据笔均未明确。故在工程设计过程中无法实际操作。

1.2地基规范的规定

《建筑地基基础设计规范》GR500072017以下简称为地基规范)第305条笔3款对基础抗稳定验算规定，计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为10。同时第54.3条第1款规定；对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求：

式(2)中：Gk为建筑物自重及压重之和(kN)；Nwk为浮力作用值(kN)；Kw为抗浮稳定安全系数，一般取1.05。

从《地基规范GB50007》基础抗浮稳定验算公式的形式上可以界定为单一安全系数法。正因为安全系数是个筐，一切不确定都往里装，使得工程设计反而简单易行了。

1.3《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019中的规定

《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019(以下简称为抗浮标准)第3013.0.3条对抗浮工程的抗浮设计等级、抗浮稳定验算进行了规定：

式(3)中：G为建筑结构自重、附加物自重、抗浮结构及构件抗力设计值总和(kN);Nwk为浮力设计值(kN)；Kw为抗浮稳定安全系数，按表3.0.3确定。

抗浮标准第3.0.9条规定;抗浮稳定性验算作用效应应按承载力极限状态下作用的基本组合其分项系数为1.0。第6.37条规定用于抗浮稳定性验算的总抗浮力应按表6.3.7组合系数计算确定。

纵观全篇，可以感受到抗浮标准希想对工程的抗浮稳定性验算统一采用概率极限状态设计法，但是由于水浮力的“作用”类别(直接作用、间接作用)、类型(永久荷载、可变荷载或偶遇荷载)，目前国内工程界尚无明确的定论，抗浮设防水位的取值依据(主要是具有统计意义的地下水位数据)也尚不充分，故最终新标准的抗浮稳定性验算仍然采用单一安全系数法的公式形式。

以江苏抗浮工程为例，独立地库顶板覆土1.2m，地库层高3.6m，地库顶板厚250mm，底板400mm，抗浮设防水位取使用期室外完成地坪下500mm。抗浮设计等级甲级

按地基规范计算：

Nw,k=(0.7+3.6+0.4)×10=47kN/m²

Gk=18×0.5+20×0.7+25×(0.25+0.4)+2=41.25kN/m²

（考虑梁柱折算重量2kN/m²)

47×1.05-41.25=8.1kN/m²

按抗浮标准计算：

Nw,k=(0.7+3.6+0.4)×10=47kN/m²

G=(18×0.5+20×0.7)×0.9+25×(0.25+0.4)+2=38.95kN/m²

(考虑梁柱折算重量2 kN/m²)

47×1.1-38.95=12.75kN/m²

由上可知,附加抗浮措施的成本将有较大幅度的提高。

我国目前现行规范，结构及构件承载力计算均已采用以可靠度理论(或称概率理论)为基础的极限状态设计法和用多个分项系数表达的设计式设计。抗浮标准将水浮力作为“直接、永久”作用(荷载)对待，第309条第2款规定，计算抗浮结构及构件内力，确定构件长度和直径、地下结构底板厚度和配筋及验算材料强度时，作用效应应按承载力极限状态下作用的基本组合，相应的分项系数为1.35。第718条规定，抗浮结构及构件设计时，重要性系数(γ0)应按抗浮设计等级为甲级、乙级和丙级相应取1.10、1.05和1.00。

根据可靠度理论，对某类荷载，当有足够资料而有可能对其统计分布作出合理估计时，则在其设计基准期最大荷载的分布上，根据协议的百分位，取其分位值作为该荷载的标准值。显而易见，在结构及构件抗浮承载力计算时，直接取用按单一安全系数法验算抗浮稳定的抗浮设防水位进行设计是不合理的。

仍以上面江苏抗浮工程为例，按抗浮设防水位计算得到的水浮力标准值为:

Nw,k=(0.7+3.6+0.4)×10=47kN

基本组合的水浮力设计值为:

47×1.35×1.1=69.80kN

按此水浮力反应的实际水位已经高出室外地坪1.78m。显然，这样的抗浮设计水位对于一般工程是不合理的。

因此，目前结构及构件抗浮承载力计算，可参见《转自：结构设计-公众号统一技术措施》(中国建筑设计院有限公司编著中国建筑工业出版社)第272条，地下水头乘以荷载分项系数后不应超过地下室埋深(当抗浮设计水位标高高于室外地面时，不应超过抗浮设计水位)。按此要求，上例水浮力的基本组合设计值最终取值应为52kN。

目前转自：结构设计-公众号应用较为普遍的PKPM程序中JCCAD(基础设计)模块对水浮力的设置在“基础模型”的“参数-荷载-水浮力参数”栏，可以分别输入历史最低水位和历史最高水位，程序说明输入的历史最低水位将与上部结构的所有工况进行组合，输出的是组合了水浮力的最不利结果：历史最高水位则仅是在上部结构的所有工况之外增加了“1.0恒+1.0抗浮水”的标准组合和“1.0恒+水浮力基本组合分项系数x抗浮水”的基本组合，标准组合用来进行抗浮稳定验算，基本组合进行承载力计算，并与上部结构工况取最不利结果。本人认为承载力计算时水浮力的取值应该是设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值，其一定是介于历史最高水位和历史最低水位之间;同时，因为水浮力的存在改变了土反力的分布形态，所以承载力计算应该由不考虑水浮力的上部结构工况与考虑水浮力的上部结构工况取最不利组合。

综上计算分析，目前建筑工程抗浮稳定承载力验算具有设计可行性的，依然是按单一安全系数法进行设计。随着我国经济的快速发展和城市建设进程加快，地下工程建设的规模越来越大，地下水浮力对地下结构的影响日益突出。建筑工程抗浮稳定验算设计方法宜与现行的建筑转自：结构设计-公众号规范中结构构件的设计计算方法统一，采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。本人认为《转自：结构设计-公众号统一技术措施》对按单一安全系数法验算抗浮稳定的抗浮设防水位进行结构和构件抗浮承载力计算的规定，对于北方干旱少雨的地区已经具备足够的可靠度，但对于南方湿润多雨，部分容易出现内涝的地区，还应该适当提高可靠度。建议规范编制组在今后的修编过程中，能够明确按抗浮设防水位进行结构和构件承载力设计的相关规定。以上为本人拙见，不足之处敬请广大设计同仁批评指正。

参 考 文 献 

[1]建筑地基基础设计规范:GB500072011[S]北京:中国建筑工业出版社，2011.

[2]建筑工程抗浮技术标准:JGJ476-2019[S]北京:中国建筑工业出版社，2019.

[3]中国建筑设计院有限公司转自：结构设计-公众号统一技术措施2018[M]北京:中国建筑工业出版社，2018.