浮力计算题范文1
一、浮力的计算方法
（1）平衡法：当物体受到浮力等力的作用处于平衡状态时，根据物体受力情况，利用力的平衡来计算浮力的方法。
这种方法可计算任何力，但物体必须处于平衡状态，并且具体问题具体分析，画出受力图，没有固定公式。
例如，在图1中，弹簧测力计吊着物体浸入液体中，处于平衡状态，物体受浮力F浮，弹簧测力计拉力F拉，物体重力G，则F浮=G-F拉。又如，在图2中，物体漂浮或悬浮时，F浮=G。
（2）压力法：浮力是由于液体（或气体）对物体向上和向下的压力差产生的，算出压力差就求出了浮力。
如图3所示，在密度为P的液体中，正立着一个柱形物体，上下底面积均为S，上下底距液面深度分别为h2和h1，上下底受液体压力分别为F2和F1。则液体对柱形物体产生的浮力F浮=F1-F2，其中F1=Pgh1S， F2=Pgh2S。浮力的方向总是竖直向上的。
这种方法适用于计算柱形物体正立于液体中的浮力，一般不常用。由浮力产生的原因可知，柱形物体与容器底密切结合时，柱形物体不受液体的浮力。
（3）公式法：根据阿基米德原理，浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。由此可总结以下公式计算浮力。
如图4所示，溢水杯中装满密度为P液的液体，物块浸入液体中，排出的液体流入烧杯。物块的体积V物，浸入液体中体积V浸，露出液面体积V露，物块受液体浮力F浮。排入烧杯中液体重力G排，质量m排，体积V排。可得浮力公式为：F浮=G排或F浮=m排g或F浮=p液gV排。注意V排=V浸，浸没时，V排=V物，未浸没时V排=V物-V露。
这种方法适用于计算液体和气体的浮力。物体在空气中的浮力公式为：F浮=P空gV物。
二、浮力的解题技巧
（1）一般题型解题技巧：求解浮力问题时，首先要弄清物体在液体中的浮沉情况，可利用浮沉条件确定，其次要选择恰当的计算方法，一般选用公式法或平衡法。使用F浮=P液gV排时，一定要同时考虑P液和V排。
例1.物体重力4N，体积0.6dm3，投入足量水中静止，求浮力？
错解：不分析物体的浮沉情况，盲目使用公式法。得：
F浮=p水gV排=103kg/m3×10N/kg×0.6×10-3m3=6N.
正解：物体浸没时，
F浮= p水gV排=103kg/m3×10N/kg×0.6×10-3m3=6N.
G=4N< F浮=6N
物体静止时漂浮在水面。
静止时浮力，F浮=G=4N
答：物体静止时，所受浮力为4N.
例2.同一小球投入甲、乙、丙三杯液体中，分别漂浮、悬浮和下沉，如图5所示。请比较小球受到的浮力F甲、F乙、F丙的大小？
错解：使用F浮=P液gV排，认为P液均相等，只考虑V排甲P液丙，用公式法不能得出答案。
正解：由平衡法可知，F甲=G， F乙=G， F丙=G-F支，同一小球G相同，所以， F甲=F乙>F丙。
（2）特殊题型解题技巧：有些特殊题型，需要把平衡法和公式法综合运用，通过列方程求解。并且常常把物体重力用G物= P物gV物来表示。
例3.一木块投入水中静止时，露出水面体积为总体积的，求木块的密度？
分析：木块漂浮，V露=V木，则V排=（1-）V木。
解：木块漂浮水面，G木=F浮
则，P木gV木= P水g（1-）V木
P木=（1-）P水
=（1-）×103kg/m3
浮力计算题范文2
关键词:地下室底板；抗浮计算；荷载计算；抗浮方案；设计
随着我国经济的增长，城市建设规模的扩大，城市建设用地相对紧张，建筑物朝着高、大、深、重的方向发展，为了满足需要，地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室等地下建筑不得不面临的问题就是地下结构物的防水与抗浮问题，埋深较大的地下室抗浮问题就显得尤为重要。因为浮力的存在,会对地下结构及上部结构产生破坏，地下建筑物整体不均匀浮起,导致梁柱节点处开裂和底板破坏以及建筑物的倾斜等，如不进行抗浮设计,将给结构留下安全隐患。因此，如何解决地下室的抗浮问题引起工程师的广泛关注。
1 工程概况
某建筑工程，地上17层，地下1层，建筑总高度为52.0m，采用框剪结构。该工程有大片的一层地下车库，采用框架结构。主体采用静压预应力方桩基础加抗水板，地下车库采用独立基础加抗水板。地下车库与主体分缝，仅基础相连。该工程0.000相应于绝对高程为13.855。设计水位绝对高程为12.000，相当于-1.855；抗浮水位绝对高程为13.150，相当于-0.705。6＃楼地下室地面标高为-5.400（以下称为“地面一”），局部地面标高为-6.400（以下称为“地面二”），地下车库地面标高为-3.000（以下称为“地面三”）。
2 地下室抗浮计算
2.1 6＃楼主体结构抗浮方案初定
6＃楼为高层建筑，建筑总重力远远大于水浮力，所以可以不考虑整体抗浮，只需要考虑局部抗浮，即需要考虑抗水板的配筋计算。抗水板是抵抗水浮力的构件，水浮力越大，抗水板配筋越大；抗水板上压重越大，抗水板配筋越小。因此，当时就有两种方案选择：方案一是将抗水板板面取到-6.400，即与地面二相平，地面一的地方压重，以减小抗水板配筋。方案二是为了方便施工，将抗水板和大部分单桩承台（高度1.0m）底作平，即板底标高为-7.400，板面取到-6.900，地面一、地面二的地方压重，以减小抗水板配筋。
(1)方案一荷载计算
该工程6＃楼所有承台、基础梁、抗水板的面标高均为-6.400（电梯间筒体下承台面标高为-7.100），抗水板板厚取500mm，板底标高为-6.900，在地面一处的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.0m。（见图1）
图1 方案一示意图
则抗水板所受浮力为：（6.9－1.855）×10＝50.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为：0.5×25＋1.0×20＝12.5＋20＝32.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.0×20＝12.5＋0＝12.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。
(2)方案二荷载计算
该工程6＃楼所有承台、基础梁、抗水板的底标高均为-7.400（局部承台底标高为-8.400和-9.100），抗水板板厚取500mm，板面标高为-6.900，在地面一处的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.5m；在地面二处的抗水板上用毛石混凝土回填至-6.400，回填厚度0.5m。（见图2）
图2 方案二示意图
则抗水板所受浮力为：（7.4－1.855）×10＝55.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为：0.5×25＋1.5×20＝12.5＋30＝42.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.5×20＝12.5＋10＝22.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。
(3)分项系数及荷载设计值
抗水板水浮力按活荷载考虑，分项系数取γQ=1.4，抗浮荷载为恒荷载，对结构有利，则其分项系数取γG=1.0。
则方案一荷载设计值为：50.45×1.4-32.5×1.0＝38.13kN/m2（方向向上，用于地面一），50.45×1.4-12.5×1.0＝58.13kN/m2（方向向上，用于地面二）；则方案二荷载设计值为：55.45×1.4-42.5×1.0＝35.13kN/m2（方向向上，用于地面一），55.45×1.4-22.5×1.0＝55.13kN/m2（方向向上，用于地面二）。
(4)6＃楼主体结构抗浮方案最终决定
经过上述计算对比，方案二比方案一的抗水板板面低0.5m，考虑在上面多填充荷载以抵抗部分水浮力来减小抗水板的配筋。但经过计算，抗水板的荷载设计值相差不大，所以得出结论：降低抗水板板面标高，在其上填充荷载以抵抗水浮力的效果是不明显的。所以采用方案一，使抗水板尽量浅埋，且能减少土方的挖方量。
至于抗水板的配筋计算，则可以通过上述的荷载设计值查结构静力计算手册来确定梁板的内力和配筋，也可以用结构设计软件（例如PMCAD）来建一层模型来计算梁板配筋。
2.2 地下车库抗浮方案
对于地下车库，由于只有一层，建筑总重较小，有可能不足以抵抗水浮力，所以需要整体抗浮计算和局部抗浮计算。地下车库基础采用独立基础，基础埋深取1.5m，基底标高为-4.500，抗水板250mm厚，板底与基底想平，上面碎石砂回填至设计地面-3.000回填厚度1.25m。（见图3）
图3 地下车库抗浮方案示意图
(1)地下车库局部抗浮设计
场地设计水位为-1.855，则抗水板所受浮力为（4.5－1.855）×10＝26.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为0.25×25＋1.25×20＝6.25＋25＝31.25kN/m2（方向向下）；荷载设计值为26.45×1.4－31.25×1.0＝5.78kN/m2（方向向上）。由于抗水板荷载较小，经过计算配筋均为构造配筋（此处计算省略）。
(2)地下车库整体抗浮设计
该工程地下车库建筑平面布置均匀，所以结构荷载均匀。因此只需要地下车库平均每平方米总重力不小于水浮力即可满足整体抗浮要求。粗略计算如下：地下室顶板180mm（重0.18×25＝4.5kN/m2），上面覆土600mm（重0.6×13＝7.8kN/m2），抗水板250mm厚（重0.25×25＝6.25kN/m2），抗水板上覆1.25m厚的碎石砂（重1.25×20＝25kN/m2），则总的抗浮荷载为4.5＋7.8＋6.25＋25＝43.55kN/m2（方向向下）。场地抗浮水位为-0.705，则抗水板所受浮力为（4.5－0.705）×10＝37.95kN/m2（方向向上）。
水浮力37.95kN/m2小于抗浮荷载43.55kN/m2，所以地下车库整体抗浮满足要求。
(3)地下车库整体抗浮设计扩展
当抗水板整体抗浮不满足要求时，常规做法有压重和抗拔两种。压重就是在抗水板板面或地下室顶板覆土压重以抵抗水浮力；抗拔就是在基础设计抗拔桩或者锚杆来抵抗水浮力。抗拔桩宜直接设计在柱下，枯水期地下水水位较低时作为框架柱的基础，此时桩身受压；丰水期地下水水位较高时作为抵抗水浮力的抗拔桩，此时桩身受拉。锚杆一般和独立基础相结合来设计，其仅仅起到抵抗水浮力的作用，一般设计在独立基础底部。但是，为了优化抗水板的配筋设计，可以将锚杆设计在抗水板上，大概在板跨1/3和2/3处，以减小抗水板的配筋。
3 结语
总之，地下室的抗浮是建筑工程设计过程非常重要的一部分，但地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。在进行抗浮设计时，需要按照工程的特点，选择合理的计算条件，来充分考虑地下水对建筑的影响。
参考文献
[1] 傅承诚 吴炳,地下空间抗浮设计[J].科技传播,2011年06期
浮力计算题范文3
力时，应对建筑物进行抗浮验算进行探讨。对地下水浮力计算与抗浮验算等问题进行了讨论提出了抗浮设计方案及措
施，并结合具体实例进行了分析。对设计中抗浮计算有指导意见。
关键词：地下车库抗浮设计抗浮措施
项目建设时，城市建设的规划管理部门现在均要
求配有一定数量的地下停车位，为合理利用地下空间，
建筑物之间的绿地或广场下面一般均设单建地下车库，
其顶部覆土 1.5~2.5m 作为景观绿化和铺设管线只用。
由于单建地下车库是纯地下结构，当地下水位较高时，
需要考虑地下水的浮力作用。科学确定地下建筑的抗浮
设防水位，以及合理的选择单建地下车库的基础形式，
将直接影响到单建地下车库的安全与建设费用。正确地
进行建筑抗浮设计和采取抗浮措施有着十分重要的
意义。
一、抗浮水位的确定
结构设计要进行抗浮验算，首先必须确定抗浮水位。
地下结构抗浮设防水位如何合理确定，国内现行规范尚
无明确规定。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2001）
第 3.0.2 条规定，当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下
构筑物存在抗浮问题是，尚应进行抗浮验算；第 3.0.3 条
规定，岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水位浮力
的设计水位，设计单位应以勘察报告提供的地下水浮力
设计水位作为抗浮验算的依据。由于某种原因，现在北
京市多数工程的岩土工程勘察报告中只提供历年最高水
位及近 3~5 年的水位，不提供抗浮水位。在工程设计中，
为了保证建筑物安全，要考虑最不利的情况，而这种最
不利的情况一般就是地下水位达到最高时的情况。因此
确定抗浮设防水位时，首先要科学预测建筑物使用寿命
期间地下水可能的最高水位。这就需要考虑建筑物所处
位置的宏观水文地质背景和历史资料，以及今后可能会
出现的不利情况。需要明确的是，地下水的最高水位并
不一定就是建筑物的抗浮设防水位。
二、 抗浮设计方案及措施
对于受水浮力作用较小的地下车库，常规构造抗
浮措施采用底板加厚和垫层增加结构自重；利用地下水
外壁与填土的摩擦力和顶板上覆盖土的重量；利用底板
外伸部分增多回填土重量等来减小水浮力。
全 埋 式 地 下 车 库 顶 板 上 的 覆 土 厚 度 一 般 为
1.2~3.0m，结构底板面再加 50~100mm 厚的细石混凝
土配重层，为防止素混凝土开裂，可在配重层中加
4@300 钢丝，可以解决结构的裂缝缺陷。当构筑物有
一定坡度时，也可进行适当的建筑找坡。起到一物多
用的功能。
对于受水浮力较大的地下车库，采用筏板基础难
以满足整体抗浮的刚度和强度的要求，抗浮设计需要结
合结构抗浮验算结果调整结构抗浮方案及措施。
常用的抗浮方案及措施有：一类是抗力平衡型：
如采用抗拔桩，抗拔锚杆或是增加结构自重和压重等，
使抗力与地下水的浮力平衡从而达到建筑物抗浮的目
的；一类是浮力消除型：即通过疏排水措施，是地下水
位保持在预定的标高之下，减小或消除地下水对地下室
的浮力，从而达到建筑物抗浮的目的。
三、抗浮验算
建筑物应按下式进行抗浮验算
建筑物重量 / 水浮力安全系数
荷载分项系数和安全系数的确定。按《建筑结构
荷载规范》（GB50009-2006）第 3.2.5 条规定永久荷
载的分项系数，当其效应对结构有利时，对结构的倾
覆，滑移或漂浮验算，应取 0.9；按《地下工程防水
•120・城市建设理论研究
城市建设理论研究 2011 年 8 月 5 日 ChengShiJianSheLiLunYanJiu・城市建设・
技术规范》（GB50108-2001）第 9.0.4 条规定，抗浮
力安全系数应大于 1.05~1.10；按《北京建筑设计技
术细则》（结构专业）第 3.1.8.5 条规定，永久荷载
的分项系数及水浮力的分项系数取 1.0，安全系数取
1.0。在计算建筑物重量时，包含了建筑物的隔墙重量，
因建筑物隔墙的不确定性，建议在建筑物的抗浮验算
时，永久荷载的分项系数取 0.9，水浮力的分项系数
取 1.0，抗浮力安全系数应大于 1.05~1.10。由上式得
到以下计算公式
0.9G/F 水 1.05~1.10
式中 G- 建筑物重量，KN;
F 水 - 水浮力，KN.
四、工程实例
工程实例：北京市积水潭某工程的地下车库，仅
地下二层地下车库周围建有地上 7 层地下 2 层的住宅，
地下 2 层平时为汽车库，战时为人防物资库，地下 1 层
为汽车库，地下 1.2 层层高分别为 3750mm,3600mm, 该
工程为框架结构，基础为钢筋混凝土筏板基础（与周
围住宅连成一体），基础底板厚 500mm，基础底标高
为 -8.460m, 抗浮设计水位为 -2.750m，地下一层板厚
200mm, 其上部覆土厚 550mm, 地下二层顶板厚 300mm。
这个工程比较特殊由于地下室顶板覆土厚度较少，是结
构浮力的抗力有自重提供的部分较少：
结构每平米自重：
G=(478.24+486.95)/8.1X8.1+9.4+14=38.11 KN
每平米浮力： F=(48.25-41.74)x10=65.1 KN
抗浮验算：
0.9X38.11/65.1=0.526
方案一：采用压重法
普通低标号混凝土需回填 1.86 米，回填深度太大，
基础底标高继续降低。
钢渣混凝土回填（取钢渣混凝土自重 50）需回填
0.75 米，造价太高。
方案二：采用抗拔桩
桩长 4500mm, 桩径 600mm桩间距 4000mm
桩周摩擦力：卵石110
每根桩摩擦力设计值：
0.6X0.6X3.14X110X4=559.5KN
16 平方米浮力：
（65.1-0.9X38.11）X16=492.84KN
抗浮验算：559.5/492.84=1.13 ＞ 1 满足。
由于设置抗拔桩不利于减小周边多层住宅和中间地
下车库的沉降问题，本工程施工时整个车库四周设置后浇
带，主体施工完毕后浇筑后浇带。
以上两个工程实例分别采用重压法和抗拔桩法抵
抗地下水浮力，抗浮安全系数在 1.05~1.10 之间，工程
实例经过多年使用，验证了本文提供的计算是安全可
靠的。
五、结语
随着城市纯地下结构的增多，其埋置深度越来越
大，不可避免的产生如何以对地下水浮力的问题。在确
保建筑物安全和合理使用的情况下，科学合理的确定抗
浮设防水位及地下结构的抗浮措施，在控制工程造价方
面起着举足轻重的作用。对待具体问题应当具体分析，
通过技术经济比较选择合理方案，这是每一个结构工程
师的职责，也体现这工程师的价值。
参考文献
[1]GB50009-2006, 建筑结构荷载规范
[2]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范
[3]GB50108-2001, 地下工程防水技术规范
[4] 北京市建筑设计标准化办公室 北京市建筑设
浮力计算题范文4
理性和经济性，特别是大型水池因设计方案的不同对工程造价影响极大。本文将根据实际工
程，应用锚杆技术解决大型石油化工水池整体抗浮问题，并用锚杆承受池底水浮力，使池底
板可以采取接近构造底板的结构形式，从而实现大型石油化工水池设计的合理性和经济性。
关键词：锚杆；整体抗浮；整体式构造底板
中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：
概 述：
近年来，随着石油化工装置规模的不断大型化，随之而来的是与其配套的消防水池、事故水池等池类结构也随之大型化，当地下水位较高时，水池的抗浮设计及水池底板的设计尤为重要，合理的结构设计可以较好的降低工程造价，从而做到结构安全、经济合理。
本文结合自己近年来设计水池的工程经验，从水池的自重和池底水浮力大小总结出比较合理的抗浮设计方案。
水池抗浮设计方案的分析比较：
水池抗浮设计整体稳定性验算公式：
G/F≥1.05 其中：G表示水池内不盛水时水池自重等永久性荷载标准值；F表示水浮力标准值。图1为设置锚桩或锚杆水池整体抗浮受力示意图。其中G1表示池体自重，G2表示水池压重，G3表示池底外挑墙址上土压重，N1表示池底抗拔桩或锚杆的抗拔力，F1表示由抗拔桩或锚杆划分的每个计算单元内的水浮力，如图1所示。
图1水池整体抗浮受力示意图
目前，实际工程中常用的水池抗浮设计方案有：1） 自重抗浮；2） 压重抗浮；3） 打抗拔桩抗浮或者打锚杆抗浮等方法。其中自重抗浮和压重抗浮的设计方案适用于平面尺寸较小和地下水浮力较小的情况，一般水浮力为水池自重1.0~1.25倍时采用自重抗浮或压重抗浮是比较经济的。对于平面尺寸及水浮力较大的大型石油化工水池，一般情况下，地下水浮力可以达到水池自重的1.5倍左右，甚至更大，此时若通过水池自重或者压重是很难满足水池的抗浮要求的，并且水池底板的计算也将非常困难，因为，水池底板的计算原则是： 1）地基反力按直线分布，有水浮力的情况下，水浮力也应按直线分布考虑。2）池底一般视为简支于池壁之上，按刚性地基板或弹性地基板。由此带来一个直接的问题是：
大型水池池底板跨度较大，导致底板跨中弯矩很大，为满足池底板的抗弯，池底厚度会很厚，钢筋用量较高，造成水池造价过高。
为了解决这个问题，可以考虑采用打抗拔桩或者设置锚杆来加以解决。此种设计方案对大型半地下池和地下池的抗浮是非常好有效的，不仅能满足水池的整体抗浮，还能通过抗拔桩或锚杆的合理设置解决水池的局部抗浮问题，同时，因为抗拔桩或锚杆抵抗了池底水浮力，当池底地基土的承载力特征值达到130kp以上时，可考虑水池池底板采用近似整体式构造底板的做法，从而为大型石油化工水池底板的计算提供了便利条件。
抗拔桩的布置宜选用桩径较小、单桩承载力较低的桩进行密布，由于桩端承载力对单桩抗拔力无帮助，故不需要进入硬土层。
锚杆分为土层锚杆和岩石锚杆两类，锚杆的布置相比抗拔桩较密，故对水池底板的整体作用更接近于均布荷载，有利于减轻池底板抗渗、抗裂的不利影响。但锚杆施工专业性较强，需要专业的施工队伍进行施工，其浆液的配置和施工过程的技术控制对锚杆的抗拔力起着决定性的作用，在使用土层锚杆时应考虑其可靠性。
工程设计实例
宁波某大型化工厂事故水池平面尺寸：45.0mx60.0mx7.0m(深)，单区格，为露天半地下水池、水池地下净深度4.0m，无顶盖，见下图“事故水池剖面图”。
该水池所在场地地下水最高水位为地表处，根据地质勘查报告，用于水池抗浮计算的计算水位为地表标高，本工程地质土层分布情况如下：
第一层： 素填土，fak=100KPa，层厚0.5m；第二层： 淤泥质粘土，fak=50KPa，层厚1.2~3.0m；第三层：粉质粘土，层厚8~10m，承载力特征值140KN；第四层：强风化凝灰岩400KN，层厚大于8.0m。
以下分别采用压重抗浮、打抗拔桩抗浮和岩石锚杆抗浮的设计方案进行对比分析。
压重抗浮设计方案
采用池周外挑墙址上压重和池内压重联合使用的方法，经计算：
池壁、底板钢筋混凝土工程量：4021.4.0m3
池内填筑毛石混凝土或低标号素混凝土工程量：2700.0m3
池壁周边外挑墙址上毛石混凝土工程量：1580.0m3
总浮力： F=184785.0kN
总抗浮力： G=4021.4x25+(2700+1580)x23=198975.0kN
抗浮稳定验算： G/F=198975.0/184785.0=1.08＞1.05，满足要求。
抗拔桩抗浮设计方案
池壁、底板钢筋混凝土工程量：2669.4m3
池壁周边外挑墙址上毛石混凝土工程量：784.0m3
总浮力： F=141064.0kN， 采用直径600mm钻孔灌注桩做为抗拔桩，
抗拔桩需要承担的力： F’=141064x1.05-(2669.4x25+784x23)=63350.2kN
经计算，单桩抗拔承载力特征值为： Ra=201.0kN
抗浮需要的抗拔桩数量为：n=63350.2/201.0=315.2根， 取324根。
抗浮稳定验算：G/F=[(2669.4x25+784x23)+324x201.0]/141064.0=1.06＞1.05,满足要求。
（3） 岩石锚杆抗浮设计方案
池壁、底板钢筋混凝土工程量： 2669.4m3
池壁周边外挑墙址上毛石混凝土工程量：784.0m3
总浮力： F=141064.0kN；
岩石锚杆需要承担的力：F’=141064x1.05-(2669.4x25+784x23)=63350.2kN
考虑锚杆贯穿土层，且进入强风化凝灰岩岩层，锚杆直径100mm，长8m，锚固体
采用C4O细石混凝土，锚杆受拉杆采用HRB400级钢筋，经计算，单根锚杆的抗
拔承载力特征值为：
Rt=(La∏Dqs)/K+0.8∏d1lf =8x3.14x0.1x0.050x103/1.6+0.8x3.14x0.1x3.0x0.12x103=168.9kN
抗浮需要的锚杆数量为：n=63350.2/168.9 =375.1根， 经布排后，取400根。
抗浮稳定验算： G/F=[(2669.4x25+784x23)+400x168.9]/141064.0=1.08＞1.05，满足要求。
表一是根据以上抗浮设计方案，得到的经济技术对比。
表一：大型石油化工水池抗浮设计方案经济技术对比
由以上可知，本工程由于采用了锚杆抵抗水池所承受的浮力，水池底板采用了整体构造式底板，因而减少了池底板的工程量，简化了池底板的计算过程，采用锚杆抗浮设计即可满足大型石油化工水池的整体抗浮设计，同时可以有效降低工程建设成本。
结 论
（1）对于石油化工水池的整体抗浮设计，需要考虑水池的大小、水池进入地下水的深度（水浮力的大小），池底地质状况等因素，综合考虑采用何种抗浮设计方案。大型石油化工事故池的抗浮设计方案是否合理，对结构受力和工程造价有着直接的影响，且投资费用相差较大。
（2） 与相关专业协商，通过修改部分设备性能及减小水池地下部分的深度，以减小水浮力，从而减少因抗浮增加的建设费用。
（3） 为使水池抗浮设计方案更加合理经济，还应根据地下土层性质进行抗浮设计方案的分析对比，从而选择出适用于单体工程的抗浮设计方案。
参考文献
[1]《石油化工钢筋混凝土水池设计规范》 SH T 3132-2002
浮力计算题范文5
关键词：阿基米德原理 教材内容 教学设计
浮力 问题解决
初中物理“阿基米德原理”一节是继“浮力”一节内容后，学生对浮力问题的进一步认识，由对浮力产生的原因及影响浮力大小因素的感性认知转向对浮力大小的数学原理的把握。因此，如何设计本节教学内容，才能更好地让学生掌握浮力的运算及浮力与影响因素之间的数学关系，使学生形成清晰的知识网络，这是值得我们深思的问题。
一、教材内容的分析
现行人教版教材“阿基米德原理”一节主要由两部分组成：第一，阿基米德的灵感;第二，浮力的大小。第一部分从“阿基米德鉴定王冠”的故事出发，得出结论：物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它所受的浮力越大。然后通过一个实验让学生体验这一结论。最后引导学生得出推想“浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关”。第二部分承接第一部分内容，通过实验探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”，从而得出阿基米德原理F浮=G排。最后，以一道例题结束了本节课的教学内容。
可见，教材给出阿基米德原理的表达式后，未再进行更深层次的挖掘。公式F浮=G排可以进一步分解为F浮=G排=m液g=ρ液gV排，即F浮=ρ液gV排。学生在学完这一节内容后，也可以应用公式G排=m液g=ρ液gV排，再根据阿基米德原理F浮=G排求解浮力问题，最终熟练运用公式F浮=ρ液gV排来解答与浮力有关的计算题。但这只是停留在公式表面的应用上，却不能深谙公式的物理意义。
针对以上教材中存在的问题，我对本节内容进行了全新的设计，揭示了“阿基米德原理”的本质及其表达的物理意义，并突出了与上一节“浮力”在研究意义上的整体性。
二、原理本质的教学设计
为了使 《浮力》一章的学习内容形成一个具有内在逻辑性的整体，能够更好地揭示“阿基米德原理”的本质，我运用了“问题解决”的教学模式。事实上，问题解决是人类的一种基本学习活动，问题解决的过程是学生获取知识的主要途径，学生的学习也是一种学科问题解决的主要过程。从上一节“浮力”得出的“如果物体浸在液体中的体积越大，液体密度越大，那么浮力就越大”的结论出发，我将本节课的教学内容间的关系设计如图1所示：
首先，由决定浮力大小的因素出发，提出问题：浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么？即F浮与ρ液、V浸之间的函数关系。然后，教师引导学生通过阿基米德的故事得出，使问题转变为F浮与ρ液、V排之间的关系问题。所以，探究实验中需要测量的物理量有F浮、V排，液体的密度可以查找密度表，通过实验数据得出。
公式F浮=ρ液gV排回答了最初的问题，F浮与ρ液、V排之间是比例系数为g的正比例关系。公式F浮=ρ液gV排是浮力的决定式，直观地描述了浮力与液体密度、排开液体体积之间的关系，而与物体自身的密度、体积以及重力没有关系，同时阐明了公式自身的物理意义。
对公式F浮=ρ液gV排进行整理得出G排=m液g=
ρ液gV排，进而推导出阿基米德原理F浮=G排。阿基米德原理不仅提供了一种计算浮力的方法，还明确了浮力与各影响因素之间的关系。
“浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么？”这一问题的提出既承接了上一节课的内容，又开启了本节课的内容，学生依据问题而展开思考和探究，对浮力的研究形成了一个体系。为了回答这一问题，探究实验不再探究浮力与排开液体重力之间的关系，而转变为探究浮力与液体密度及排开液体体积的关系，这样浮力与各影响因素之间的函数关系就一目了然了。最后通过理论推理得出阿基米德原理。我认为，阿基米德原理揭示了浮力与各影响因素之间的关系，这也是阿基米德原理的本质内容。
三、教学设计的讨论
“问题解决”的教学模式实现了对于阿基米德原理的教学设计，联结了前面学过的决定浮力大小的因素，使《浮力》一章形成了一个完整体系，问题解决贯穿于整个章节，彰显了教学设计的逻辑性。此外，教学设计通过对问题的回答，揭示了浮力与各影响因素之间的关系，挖掘了阿基米德原理的本质。
1.问题解决教学模式――突显教学设计的逻辑
教学逻辑是学生构建清晰认知结构的关键，因此，必须捋清教学设计的逻辑关系。所谓教学逻辑就是教学过程中各要素所呈现的顺序，其顺序不是简单的罗列，而是把各要素联结起来的节点。如果找到了知识间的逻辑关系，学生会更容易地把握知识间的联系，从而建立起整体性的知识网络。本节的教学设计以问题为线索――教学逻辑的节点，通过对问题“浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么”的层层剖析，逐步深入本节课的教学内容。探究实验是为了解决问题而做的，实验结论揭示了问题的答案，阿基米德原理是对结论的总结与升华，整个教学逻辑清晰了然。
2.浮力与各因素间的关系――阿基米德原理的本质
在上一节“浮力”中已经介绍了浮力的两种计算方法，通过弹簧测力计的示数变化求解浮力和根据浮力产生的原因计算浮力，而本节课“阿基米德原理”又提出了另一种计算浮力的方法。事实上，仔细研究两节的内容会发现它们之间存在一定的内在联系：“浮力”一节中给出了影响浮力大小的因素即物体浸在液体中的体积与液体密度，但没有给出浮力与这两个影响因素之间的具体关系;而“阿基米德原理”一节，恰好解决了上一节课未解决的问题，公式F浮=ρ液gV排不仅回答了浮力与各影响因素之间的关系，而且也体现了阿基米德原理F浮=G排的意义所在，揭示了阿基米德原理的本质。
参考文献
[1]人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材开发中心.物理（八年级下册）[M].北京：人民教育出版社，2012.
[2]李桢.问题解决的心理机制及其教学意义[J].教师教育研究，2005（17）.
[3]胡扬洋，耿爱霞.浮力增量公式的推导与应用[J].湖南中学物理，2013（9）.
浮力计算题范文6
关键词：AM桩；抗浮；设计
AM桩又称为扩底灌注桩，AM（英文短语Amplitude Modulation的简写）直译幅度调制，意即调整孔径（扩孔）。是由液压扩底钻机铲斗进行全液压切削挖掘，扩底时使桩底端保持水平扩大，首先用钻机将直径桩（成孔）钻到设计深度后，再更换全液压扩底快换铲斗下降到桩的底端，打开扩大翼进行扩大挖掘作业，直至满足设计要求。
1 AM桩技术发展概况
进入二十一世纪以来，伴随着我们国家大土木行业的建设任务迅猛增加，AM桩即扩底钻孔灌注桩因为这项创新工艺本身自带的优势特点，使其在大土木基础设施建设行业逐步推广大面积试用。尤其是国内相关厂家及时开发出更为先进的全液压自动控制、即视即用的扩底桩机械设备称为主流。这种桩基及其适合在按国家现行规范中有关抗震方面具体设防的烈度在Ⅷ度以下的地区的一般公路桥梁结构物、工业厂矿及民用建筑结构物、城市高架道路结构物、地铁、高铁、港口码头、地下空间开发等大型大土木工程的竖向的承压或竖向抗浮桩。与传统的常规钻孔灌注桩相比较，AM桩极其适合在沿海、沿江及沿河区域的软土地基、对保护环境规范高以及地处大城市中心城区地域受限等前提下，采用AM桩技术将带来极大的便利。
2 AM桩抗浮设计
2.1 结构物抗浮设计概况
当结构物的本身具有的全部重量（如结构物顶有覆盖层，覆盖层重量亦参与计算）在无法抵抗来自地下水产生的浮力的时候，结构物将必然受到向上的浮力大过结构物全部重量而出现结构物上浮，严重的情况下，甚至会致使结构物关键部位受到破坏，由此可见，埋置于土石基底的结构物必须进行抗浮设计。结构物工程抗浮设计主要包括两大方面，一方面是结构物整体的抗浮能力验算设计，另一方面是结构物局部进行抗浮的验算设计。在通过对结构物整体性的抗浮能力验算尽管能够确定被验算的结构物不会出现整体的上浮情况，却无法肯定局部位置特别是结构物直接与浮力接触部位的底板等结构物重要部位不会出现因浮力原因造成结构物局部损坏现象。故在实际结构物抗浮设计时，除了进行整体结构物抗浮验算设计外，仍需应对结构物局部重要部位如结构物的底板等部位进行局部的抗浮验算设计。在实践中遇到的各种实际情况，抗浮设计需充分考虑到施工现场地质水文情况、工程主体设计特点、可能的施工方法工艺选择以及周边具体环境等因素，纳入统一的考虑范围，并实事求是的选择最适合某一个工程的抗浮设计。
2.2 抗浮设计方法
2.2.1 加大荷载法
加大荷载法主要包括通过在结构物主体上方、侧面及下面基础等部位加大额外荷载量，使得结构物主体在未加大荷载之前，其本身的荷载可能小于等于地下水产生的对主体浮力，而在加大荷载之后，结构物主体含额外加载量绝对的大于地下水产生的对主体浮力。使得结构物加大荷载之后能够不上浮而避免因上浮造成主体结构物损坏甚至关键结构部位损坏。加大荷载法是广大地区最为简便的设计和施工方法，能够有效的解决结构物抗浮问题，但，对于需加大荷载量过大造成极其浪费时，这种抗浮设计因自身的不经济性将不再适用。
2.2.2 加大阻力法
加大阻力法是利用土体与地面以下的结构物之间产生的摩阻力，人为干预的提高这种摩阻力，让他足够抵抗因地下水产生的对结构物主体的浮力，这种方法巧妙的利用自然物理原理，很好的解决抗浮问题。摩阻力的增大与结构物埋置于地下的形状和表面粗糙度有关系，这就需要设计能获得更大有效的摩阻力的基础形式。同时，还需要进行结合实际地层情况进行有效的模拟试验，以获得可靠的摩阻力具体值。这种抗浮设计方法试验难度很大，地层干湿交替变化及季节性的变化导致有利或者不利的摩阻效果很难量化取得。因此在日常抗浮设计中，将加大阻力而形成的有效摩阻力作为结构物抗浮的一个安全储备力，防止因结构物主要抗浮设计部分失效后的补偿，确保主体结构物抗浮能力。
2.2.3 变废为宝法
变废为宝法就是把已经不再发挥作用的地下临时挡土结构物进行改造成能够和主体结构物协调受力来抵抗地下水形成的浮力的方法。具体抗浮设计包括临时挡土结构物与主体结构物有效受力连接设计、临时挡土结构物与土体间增加有效摩阻力的设计。这种设计方法构思巧妙，但受到实际施工难度的不可控制，故不可作为结构物主要抗浮设计，可同加大阻力法一并作为结构物抗浮的安全储备力。
2.2.4 AM桩抗浮法
一般桩基都具有抗浮性能，主体结构物基础各类支撑桩基自身与土体之间的摩擦力抵抗地下水产生的浮力，但这种桩基承受主体结构物荷载为主要目的，不作为抗浮设计桩基。而当前专门设计的抗浮桩基形式尤其以AM桩为主，AM桩自身特点能够很好的解决结构物抗浮问题，既能满足承受主体结构物自上而下传递的荷载，又能因其扩底结构这一特殊体抵抗因地下水对结构物产生的向上的浮力。
2.3 AM桩的抗浮设计
AM桩的抗浮设计主要解决扩底桩基的抗浮能力设计。在扩底桩基抗浮能力设计时，当主要运用抗浮桩作为抵抗地下水产生的对主体结构物浮力时，除了AM桩的设置及结构应满足具体设计规范文件的同时，还要根据具体实地场地情况，进行AM桩单桩抗浮试验，确定AM单桩的抗浮能力具体数值。同时根据现行抗浮桩设计规范要求套入抗浮计算公式进行AM桩基抗浮极限标准数值计算。具体情况为，根据该计算公式，认真计算好公式中相关数据，如抗浮桩基具体深入土体中n层的层厚、n层的侧向摩阻力的标准值、n层对应的摩阻力据实调整系数、AM桩桩径及桩扩底具体数值等。
3 结语
AM桩具有较好的运用前景，对其抗浮的基本原理和典型抗浮计算公式代入计算及设计方法进行了比较全面的梳理。以期为类似工程AM桩基的抗浮设计提供参考。
参考文献：
【1】丁飞龙，沈培元，徐晓萍. AM工法旋挖扩底灌注桩在练杭高速公路桥梁基桩设计中的应用 [J].公路，NO.9 2009
