建筑筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探討

摘要：隨著用地緊張，建筑一般都建有地下停車場，對于大型停車場來說，常規(guī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。如何進(jìn)行建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)才安全可靠及經(jīng)濟(jì)，是我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員較為關(guān)注的問題之一。本文根據(jù)工程案例，對建筑的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑； 筏板基礎(chǔ)；底板；設(shè)計(jì)

一、工程概況

某建筑上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑結(jié)構(gòu)抗震等級框架四級地下一層車庫為一整體，面積為1928.1m2，不設(shè)置沉降縫。地下一層，平時(shí)為車庫及設(shè)備用房，戰(zhàn)時(shí)為人防汽車庫 0.000相當(dāng)于黃海標(biāo)高6.000m，地下室底板面標(biāo)高為-6.330m。

二、工程地質(zhì)概況（見表1）

表1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要參數(shù)一覽表

層號 土層名稱 地基土承載力

特征值fak （kPa） 人工挖孔樁端阻

力特征值qpa （kPa） 巖石與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值frb （kPa）

②-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 60

⑩-2 強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r 350 900 300

⑩-3 中風(fēng)化凝灰?guī)r 1200 3500 500

根據(jù)勘察報(bào)告所提供的土層數(shù)據(jù)，場地地下水位較高，綜合場地判別結(jié)果，本工程場地為不液化場地該場地土類型為軟弱土，場地類別為Ⅱ類，局部地段為Ⅰ1類。

基礎(chǔ)持力層為第⑩-1或則⑩-3層凝灰?guī)r層，層頂高程為0.25～5.25m，揭露層厚0.40～14.20m，物理力學(xué)性質(zhì)較好，埋深適宜，可以作為建筑物的天然地基持力層。

三、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（一）基礎(chǔ)選型

該工程為地上二層，上部結(jié)構(gòu)荷載均勻，柱網(wǎng)布置規(guī)則，柱距為8m×8m，根據(jù)勘察成果綜合經(jīng)濟(jì)合理實(shí)用可行考慮：采用梁板式筏板基礎(chǔ)，以⑩-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r為持力層，基礎(chǔ)底全面進(jìn)入持力層不少于0.5m，宜達(dá)到相對較完整的巖石，以滿足抗壓抗滑抗拔及地基穩(wěn)定性的要求。

（二）基礎(chǔ)計(jì)算

（1）基礎(chǔ)計(jì)算要求

當(dāng)?shù)鼗帘容^均勻 地基壓縮層范圍內(nèi)無軟弱土層或可液化土層上部結(jié)構(gòu)剛度較好，柱網(wǎng)和荷載較均勻相鄰柱荷載及柱間距的變化不超過20%，且梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6時(shí)，筏形基礎(chǔ)可僅考慮局部彎曲作用（倒樓蓋計(jì)算）筏形基礎(chǔ)的內(nèi)力，可按基底反力直線分布進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算是基底反力應(yīng)扣除底板自重及其上填土的自重 當(dāng)不滿足上述要求時(shí)，筏基內(nèi)力可按彈性地基梁板方法進(jìn)行分析計(jì)算（建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第8.4.14條）荷載應(yīng)力求簡單，并進(jìn)行必要的歸并。

（2）基礎(chǔ)計(jì)算內(nèi)容

梁板式筏基底板應(yīng)計(jì)算正截面受彎承載力，其厚度尚應(yīng)滿足受沖切承載力受剪切承載力的要求（建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第8.4.11條）

①梁板式筏基底板受沖切承載力應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：F1-底板沖切設(shè)計(jì)值（kN）；

Ho-基礎(chǔ)底板沖切破壞錐體的有效高度（m）；

Ft-混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

Um-距基礎(chǔ)梁邊ho/2處沖切臨界截面的周長（m）

②梁板式筏基雙向底板受剪承載力應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Vs-底板剪力設(shè)計(jì)值（kN）；

Hs-受剪沖切承載力截面高度影響系數(shù)

③梁板式筏基的基礎(chǔ)梁除了滿足正截面受彎及斜截面受剪承載力外，還應(yīng)驗(yàn)算底層柱下基礎(chǔ)梁頂面的局部受壓承載力（混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第6.6.1條）

式中：F1-局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計(jì)值（kN）；

Fc-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kN）；

c-混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)；

Ain-混凝土局部受壓凈面積（m2）

（3）基礎(chǔ)計(jì)算注意

①有抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵乱粚咏Y(jié)構(gòu)頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，嵌固處的底層框架柱下端截面組合彎距設(shè)計(jì)值應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定乘以與其抗震等級相應(yīng)的增大系數(shù)。

②當(dāng)梁板式筏基滿足基礎(chǔ)計(jì)算相關(guān)要求時(shí)，筏基的內(nèi)衣可按基底反力直線分布的連續(xù)梁計(jì)算，邊跨跨中彎距以及第一內(nèi)支座的彎距值乘以1.2的系數(shù)。

③在同一大面積整體筏板基礎(chǔ)上建多幢高層和低層建筑時(shí)，筏板厚度和配筋宜按上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基土共同作用的基礎(chǔ)變形和基底反力計(jì)算確定。

（三）基礎(chǔ)構(gòu)造要求

（1）筏形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30 當(dāng)有地下室時(shí)，應(yīng)采用防水混凝土，其抗?jié)B等級應(yīng)根據(jù) 地下工程防水技術(shù)規(guī)范確定，并不應(yīng)小于P6 必要時(shí)宜設(shè)架空排水層，并做好防水處理。

（2）基礎(chǔ)梁寬度不宜過大，在滿足設(shè)計(jì)剪力不大于0.25的條件下，當(dāng)柱寬不大于400時(shí)，梁寬可大于柱寬；當(dāng)梁寬小于柱寬時(shí)，可將基礎(chǔ)梁在柱邊加腋以滿足構(gòu)造要求 墻柱的縱向受力鋼筋插入筏板中，并滿足錨固長度的要求。

（3）底部鋼筋應(yīng)有1/2～1/3貫穿全跨，且鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.15%，頂部鋼筋按計(jì)算配筋全部貫穿受力鋼筋最小直徑不宜小于12cm，間距不宜太大，一般可取150～200。

（4）梁板式筏形基礎(chǔ)角部基礎(chǔ)梁的縱向鋼筋，在基礎(chǔ)梁交接處應(yīng)有足夠的錨固長度。

（5）剪力墻地下室側(cè)墻的鋼筋應(yīng)可靠地錨入基礎(chǔ)梁中

（6）當(dāng)滿足承載力要求時(shí)，筏形基礎(chǔ)的周邊不宜向外有較大的挑出擴(kuò)大懸臂板應(yīng)上下配置鋼筋，雙向挑出的懸臂板，應(yīng)在角部配放射附加鋼筋，直徑同邊跨受力鋼筋，間距不宜大于200mm。

（7）地下室底層柱剪力墻與梁板式筏形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求，柱墻的邊緣至基礎(chǔ)梁邊緣的距離不應(yīng)小于50mm

（8）筏形基礎(chǔ)地下室施工完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基坑回填工作 回填時(shí)必須先清除基坑中的雜物，在相對的兩側(cè)或則四周同時(shí)回填并分層夯實(shí)。

（四）筏板基礎(chǔ)的抗浮設(shè)計(jì)

（1）抗浮措施的選取

目前國內(nèi)抗浮設(shè)計(jì)采用的方法有很多，主要包括盲溝疏水截排壓重抗浮抗拔錨樁和錨桿盲溝疏水截排屬于主動抗浮，由于受諸多因素影響，該措施目前應(yīng)用較少而后兩種措施為被動抗浮，屬于抗力平衡型措施，為人們所熟識，被廣泛采用 其中壓重抗浮措施，即通過在地下車庫的基礎(chǔ)底板防水板地下室樓板或則頂板上設(shè)置重度較大的混凝土或則回填層來增加自重，從而達(dá)到平衡浮力的目的，為首選抗浮措施 但是雖然每1m厚混凝土的壓重能夠抵抗2.2m水浮力，但是增加的工程埋深也使浮力隨之增大，因此，當(dāng)作用與地下建筑物水浮力比較大時(shí)，該措施不一定經(jīng)濟(jì)，此時(shí)采用抗拔樁或抗浮錨桿更合適。

抗拔樁主要是利用樁體自重和樁側(cè)阻力起抗浮作用，其抗浮能力和樁型樁徑樁長及周圍地質(zhì)條件有關(guān)，常用樁型為預(yù)制樁。沉管灌注樁和鉆孔灌注樁由于抗拔樁直徑較大，樁多與柱子相連，使抗拔樁間距太大，需要較厚的底板才能抵抗浮力產(chǎn)生的附加彎距和剪力，因此抗拔樁多結(jié)合工程樁基采用，單純作為抗拔樁造價(jià)往往較高。

抗浮錨桿則是利用錨桿與砂漿組成的錨固體與巖石層的粘結(jié)力作為抗浮力。其造價(jià)低廉、施工技術(shù)、簡單布置、靈活錨固、效率高、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在許多工程中得到了應(yīng)用，在多數(shù)條件下這一抗浮措施優(yōu)于壓重和抗浮樁方案。

本上程地下一層車庫，車庫頂山于綠化及人防要求設(shè)置室外1.0m的覆土，室內(nèi)0.8m的覆土，室內(nèi)外高差0.5m.柱網(wǎng)8mX8m。根據(jù)周邊道路標(biāo)高及常年水位，抗浮計(jì)算中，取水位為黃海高程4.500m即室外標(biāo)高-1.000m，作用于車庫基礎(chǔ)底而水浮力為52.SkPa，而結(jié)構(gòu)自重為48kPa，因此抗浮驗(yàn)算不能滿足要求，需采取抗浮措施。結(jié)合木上程的基礎(chǔ)特點(diǎn)及地質(zhì)情況，最終采用錨桿抗浮措施。

（2）抗浮錨桿的計(jì)算

目前對抗浮錨桿的計(jì)算和設(shè)計(jì)還沒有專門針對的規(guī)范叮循，主要還是參照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

本工程擬采用二級鋼筋直徑25mm，錨桿孔直徑為75 mm錨桿下端進(jìn)入巖石的有效錨固氏度為1100mm。在強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r區(qū)域，以l.lmx1.1m方格網(wǎng)布置，單根錨桿抗拔承載力特征值為56kN，錨桿單根抗拔試驗(yàn)的豎向極限承載力為112kN：在中風(fēng)化凝灰?guī)r區(qū)域，以1.4mx 1.4m方格網(wǎng)布置，單根錨桿抗拔承載力特征值為94kN，錨桿單根抗拔試驗(yàn)的豎向極限承載力為188kN，施上前應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。

四、結(jié)束語

通過建筑筏板基礎(chǔ)的分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）在設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)重視對筏板的簡化；（2）在施工中，應(yīng)注意筏板基礎(chǔ)中鋼筋的布置；（3）抗浮措施中，關(guān)鍵是抗浮水位的取值和措施的選用；（4）錨桿抗浮具有較多優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)具有較好的應(yīng)用前景的技術(shù)措施。

作者簡介：

俞海南 （1988.05），男，漢族，廣東省陸豐市，工學(xué)學(xué)士，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。