某平板式筏板基礎設計的探討

摘要：本文是對筆者設計的某一高層建筑采用平板式筏板基礎結構的總結，闡述了該基礎類形的結構特點及適用情況。

關鍵詞：平板式筏式基礎；沖切承載力；底平式和頂平式變厚度筏板

一、工程慨況

某一高層建筑，首層架空為停車場，2-14層為標準層，按公寓設計，層高均為3米，無地下室。抗震設防烈度為6度，場地類別為Ⅱ類。結構類型為框架剪力墻。基本地質情況如下：1、素填土，層厚0.50～1.81 m，平均1.22m，主要由填砂土組成，混少量碎石。2、砂質粘性土，層厚5.55～10.60m，平均8.19m，以粉、粘粒為主，含多量中細砂，混少量石英礫。承載力特征值fak=250kPa；標貫試驗平均14.9擊，標準值14.4擊。3、全風化花崗巖層厚0.80～2.70m，平均1.88m，為花崗巖全風化產物，保持原巖結構特征，混少量碎石塊。標貫平均值28.7擊，標準值28.3擊，其地基承載力特征值fak=300kpa。4、強風化花崗巖層厚2.70～10.80m，平均7.20m，原巖成分為花崗巖，巖石的堅硬程度為極軟巖，標貫平均值42.3擊，標準值41.8擊，地基承載力特征值fak= 600kPa。5、中風化花崗巖，層揭露厚5.30～16.40m，平均9.62m，尚未揭穿該土層，巖石的堅硬程度為堅硬巖，其飽和抗壓強度值范圍值平均值frk=49.6MPa，標準值frk=37.9 MPa。地基承載力特征值fa=1500kPa。本場地無液化土層。地下水位約-1.5m。

二、基礎選型

考慮到筏板基礎具有整體性好，承載力高，結構布置靈活等做優(yōu)點，廣泛用作高層建筑基礎，組合地質情況，本工程可不采用樁基礎，而采用筏板基礎，這樣可降低造價，縮短工期。筏板基礎分為梁板式和平板式兩大類，在基礎方案選擇比較下，梁板式和平板式相關主要性能比較見下表：

筏基

類型基礎

剛度地基

反力柱網(wǎng)

布置混凝

土量鋼筋

用量土方量降水

費用施工

難度綜合

費用

梁板式有突變有突變嚴格較少較大較大較大較大較高

平板式均勻均勻變化靈活較大較小較小較小較小較低

根據(jù)此建筑物的結構特點，通過比較兩種筏基類型后，決定采用平板式筏式基礎。

三、基礎設計

筏基在采用有限元程序計算的前提下，結合簡化法進行補充分析比較。由于地基土比較均勻，上部剛度較好，平板式筏基板厚大于平均柱距的1/6，且相臨荷載及柱間距的變化不超過20%，筏式基礎可只考慮局部彎曲作用，按倒樓蓋計算，并通過采取相應的構造措施（加強通長鋼筋）來考慮整體彎曲的影響。根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（8.4）進行承載力和變形計算。以第二層砂質粘性土為持力層，埋深為-3m，滿足H/15的要求。筏板基礎板厚采用等厚度為800mm，采用局部加厚設計，基礎采用C30防水密實性混凝土。

整體等厚設計，可以減少混凝土的用量，降低造價。在柱荷載較大的地方，等厚板不能滿足沖切承載力要求，采取在筏板上增設柱墩，柱墩范圍為在柱外圍各加寬500mm，柱墩高度為局部加厚400，詳見下面大樣圖，加厚后驗算滿足沖切承載力要求，柱墩加厚部份無需設置鋼筋。

在電梯筒和剪力墻下，內力較大，等厚板不能滿足沖切承載力要求，通過局部改變筏板厚度，增加配筋來滿足要求。筏板變板厚做法有底平式和頂平式兩種。（1）底平式變厚度筏板基礎的特點：當變厚度范圍較小時，有效剛性角范圍大，筏板底部鋼筋受力直接，利用率高，基底建筑防水質量有保證，當頂部設置坡面時可適量節(jié)約混凝土，施工難度小，設備管線可在房間中部穿行，相應土方量小，降水費用低。（2）頂平式變厚度筏板基礎的特點：當變厚度范圍較小時，有效剛性角范圍小，筏板底部鋼筋需多次錨固搭接，受力不直接，利用率低，基礎底面建筑防水搭接量大，施工難度大，質量難保證，當?shù)灼巾斆鏄烁呦嗤瑫r，混凝土用量及相應土方量略有減少。比較兩種做法，從結構設計角度出發(fā)，一般情況下不宜采用頂平式變厚度筏板基礎，必須采用時，也應采用元寶形變厚度筏板基礎。根據(jù)以上設計要點，在剪力墻下采用底平式變厚度筏板，加厚分兩階，以減少混凝土量，第階加厚高度分別為700mm，500mm，詳見下面剖面圖。電梯筒下由于電梯安裝的需要，做成頂平式元寶形變厚度筏板基礎，筏板下部加厚500mm。變厚與原筏板做成45度斜角。兩種做法均需按較小板厚度驗算筏板受剪承載力。

四、構造措施

筏板基礎底部鋼筋和頂部鋼筋均采用全通長處理，在在滿足承載力的條件下，加強通長鋼筋，其目的在于彌補簡化計算方法未考慮整體彎曲的不足。底部，頂部各配置雙向Φ20@200鋼筋，局部加厚部份底筋為通長Φ20@200加Φ18～Φ20@200。令外，基礎混凝土中摻入10%AEA外加劑，可減小施工溫度的影響。

結語

近年來，我國高層建筑的發(fā)展迅猛，高層建筑的發(fā)展對地基基礎也提出了更高的要求，基礎工程對整個建筑物的安全有舉足輕重的影響，其造價和工期分別占建筑物土建總造價和總工期的1/3左右，所以必須選用和高層建筑要求相適應的基礎形式，如果基礎存在隱患，將會造成巨大的經(jīng)濟損失。而對高層建筑地基基礎的研究已成為業(yè)界特別重視的問題。平板式筏板由大厚板基礎組成，采用整體等厚度，局部加厚或加柱墩基礎，適合于復雜柱網(wǎng)對構，具有基礎剛度大，受力均勻的特點，在中筒或荷載較大的柱底通過改變筏板截面高度和調整配筋來滿足設計要求，同時板鋼筋布置簡單，降水及支護費用相對較低，施工難度小等優(yōu)點，目前在高層和超高層建筑中應用相當普遍。

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