常考常错：抗浮问题中土重度指标的选择_验算

　　原标题：常考常错：抗浮问题中土重度指标的选择

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　　土一旦与水接触就会让各种问题变得复杂起来。今天我们来讨论一个常考常错，但是在设计中非常关键的问题—— 抗浮。

　　《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5.4.3条提到了抗浮稳定性验算。有以下几点说明：

　　1、抗浮属于稳定性验算的范畴，根据规范要求，抗浮属于承载能力极限状态，应采用基本组合，但分项系数应取1.0。

　　2、公式非常简单，由上述原因，分子分母为分项系数为1.0的设计值（即标准值）。分子为“抗力”，为 自重（含压重），分母为“效应”。 分子仅为自重，为恒荷载，不包括活荷载。活荷载对抗浮起有利作用，当活载对承载能力极限状态荷载组合起有利作用时，分项系数应取0，即验算最极端不利的情况。如地下室土建完成时，撤去止水设施回土的施工过程。

　　3、该公式本质上重力和阿基米德公式计算的浮力相对大小，即初二物理知识，同时，该公式是验算 刚体整体稳定的公式。

　　在注册考试中有个特别让人头疼的问题，就是规范公式复杂的反而不难，最多是计算量大，注意小点多；但是公式越简单，越对基本功的要求高，如上述的抗浮问题性问题，砌体中挑梁抗倾覆验算等。

　　下面我们来看两道真题。

　　2014年一级注册结构下午第4题

　　2021年注册岩土专业考试案例下午第7题

　　这两题其实本质是一样的，结构反过来考外挑板长度设计，岩土正着考抗浮稳定系数，结构考题比岩土更多一个拐弯，即自重的荷载组合问题。这两题共同存在一个问题，就是计算挑板上土压重时，地下水位以下土重度的选择，到底是选取浮重度还是饱和重度？这两题，如果抛开安全系数这个概念，换个问法，“问外挑板多少长度满足重力和浮力之比大于1.05”和“重力和浮力的比值时多少”，然后给初中生做，只要上课认真听课的中学生应该都能做对，因为初中生只有重度概念而无浮重度的概念，而给广大工程师朋友做却在重度选取的问题上犹豫不决。

　　市面上大量习题计算土某点自重应力时候，多用浮重度，这给大家造成了遇到地下水位以下的土，不管青红皂白，直接采用浮重度，这是非常严重的错误倾向。下面先从阿基米德原理说起：

　　阿基米德原理：浸入静止流体中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量，方向竖直向上并通过所排开流体的形心。

　　摘自初中物理网 https://chuzhongwuli.com/131/

　　由上述推导可知，在处理重力和浮力的关系的时候，对于研究对象直接采用的 不加任何修饰的重度。

　　假想有这么一个过程，水为刚体，自水面向下h+dh取出该段水柱进行竖向受力分析， h+dh以下的水对水柱的托力为F，当填入高度为dh的物体，该段水柱势必要上升dh的高度，为了保持原状态不变（即F大小不变），只能将上升的dh高度的水柱取走。这就是阿基米德原理。

　　同时，根据前述第三点及上述的静力平衡推导，规范的计算公式本质上是刚体验算，2021年岩土案例真题给了一个很好理解这个问题的范例，可以把图中基坑侧壁边界线想象为一个无重度的隔水薄膜，这个薄膜完全切断了内外的联系，这时候薄膜内所有存在的物体的重力都是这个薄膜内刚体的重量，即包括基础重度（混凝土天然重度），水土合重（即饱和重度）。

　　因此，在计算 抗浮问题时候，请把复杂的头脑降到初中生水平，所有重度直接 用不加任何修饰的重度：即 地下水位以上的 材料、土用天然重度；地下水位以下的土用饱和重度，材料用天然重度。

　　接着，我们看下这两题的解答：

　　2014年一级结构下午第4题解答：

　　注意：活载不得计入压重。

　　2021年注册岩土专业考试案例下午第7题解答：

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