筏板基礎與獨立基礎結構受力分析

陳功　袁昀　姜力

摘 要：首先介紹基礎的概念及分類，其次利用旋轉類比法對筏板基礎進行受力分析，然后對獨立基礎進行受力分析，并提出剛性基礎與柔性基礎的區別，最后得出相關結論。

關鍵詞：基礎；結構受力；等效簡化；分析研究

一、基礎概述

建筑結構通常由樓板、梁、柱、承重墻、基礎等組成，基礎承受上部結構傳遞的荷載作用，并將其傳遞至地基。基礎與地基是兩個完全不同的概念，在高職高專土建類專業教學中，學生很容易將其概念與作用混淆。基礎位于建筑結構底部，是建筑結構的組成部分，承受由上而下傳遞的荷載作用；地基不是建筑結構的組成部分，地基通常由自然堅硬穩固的地質巖土所組成，或通過人工處理所形成建筑結構地基，地基屬于大地組成范疇。

建筑結構的基礎根據結構形式可分為獨立基礎、條形基礎、樁基礎、筏板基礎、箱形基礎、深井基礎等，基礎結構形式取決于結構類型、荷載布置及大小、基礎所處的地質水文條件、工程造價、施工條件等因素。

二、筏板基礎結構受力分析

筏板基礎猶如筏船底板，設置在地基頂面，其通常應用于高層建筑結構、剪力墻結構、上部荷載較大且地基條件較差的結構、地鐵工程（底部設置抗浮樁的抗浮筏板）等工程中。

在筏板基礎結構受力分析時，可將整個建筑結構和地基旋轉180°，將筏板基礎簡化為多跨連續板進行受力分析，作用于筏板底面的地基反力可簡化為多跨連續板上的面荷載，剪力墻或承重柱與筏板基礎交界處可簡化為多跨連續板的支座約束。

多跨連續板通常在荷載作用下，其跨中部位產生正彎矩，支座約束處產生負彎矩，這就很好解釋了筏板基礎配筋為雙層配筋的原因。此外，根據筏板基礎主梁、次梁的布置情況，可將筏板按照單向板、雙向板進行受力計算。

當筏板板厚較小時，其主要受彎；當筏板板厚較大時，除受彎作用外，還應考慮其抗沖切或抗剪切作用。薄板主要由受彎作用控制，但厚板不能只考慮受彎作用，在某些條件下可將厚板近似看作普通梁來進行受力計算分析，這就很好解釋了薄板與厚板的受力作用區別。

此外，筏板基礎是一整塊鋼筋混凝土板，為防止混凝土溫度應力作用而造成基礎開裂，通常情況下應在筏板基礎中設置后澆帶，即將其混凝土分開進行澆筑，避免混凝土熱脹冷縮而造成結構開裂。筏板基礎由于溫度應力開裂會使結構的安全性、適用性、耐久性和防水性大大降低，故應重視筏板基礎后澆帶布置，以及后澆帶防水所采取的措施（止水帶）。

三、獨立基礎結構受力分析

當上部荷載作用較小，且地基條件較好時，建筑結構的基礎可采用獨立基礎或條形基礎。

獨立基礎與條形基礎的區別較大，在高職高專土建類專業教學中，學生很容易將其概念與作用混淆。獨立基礎為框架柱底部設置的單個獨立型基礎，獨立基礎之間除地基梁外，無任何構件相聯結；條形基礎為沿著承重磚墻底部設置的基礎，呈長條狀，且條形基礎之間縱橫相聯，彼此閉合相聯；獨立基礎與條形基礎的結構施工平面布置圖區別較大。

獨立基礎根據結構形式可分為單柱式獨立基礎、雙柱式獨立基礎或多柱式獨立基礎。按照筏板基礎受力分析思路，同樣可將整個建筑結構和地基旋轉180°，將單柱式獨立基礎簡化為懸臂板進行受力分析，雙柱式獨立基礎或多柱式獨立基礎簡化為單跨或多跨懸臂板進行受力分析。懸臂板在荷載作用下承受負彎矩作用，故單柱式獨立基礎只需在基礎底板布置受力鋼筋即可，根據底面不同方向的尺寸大小可將其簡化為單向板、雙向板或主要受力方向及次要受力方向來考慮配筋布置。單跨或多跨懸臂板通常在懸臂端或支座處承受負彎矩，但在板的跨中部位承受正彎矩作用，故雙柱式獨立基礎或多柱式獨立基礎應雙層配筋。

以上討論的是鋼筋混凝土獨立基礎，這類基礎屬柔性基礎范疇。由砌體所砌筑而成的獨立基礎屬剛性基礎范疇，此類基礎簡稱為砌體基礎，砌體基礎抗壓性能較好，但其抗剪、抗拉及抗彎性能較差，這類基礎通常情況下只能承受較小的剪力和彎矩作用，其在剪力和彎矩作用下的變形較小，故為剛性基礎。剛性基礎一般按照臺階型布置，且應限制其寬高比或剛性角，寬高比或剛性角過大，容易使其產生較大變形和內力作用。

四、結語

在高職高專土建類專業的有關結構設計或施工課程中，學生易將基礎與地基、獨立基礎與條形基礎、剛性基礎與柔性基礎等概念混淆，專職教師應在理論授課時利用簡潔易懂的生活常識或日常現象進行講解。高職高專的結構設計類課程，重點不在于其內力計算和內力分析，應著重對學生受力模式和受力理念分析的培養。

同時，應加強校企合作，不斷為學生創造實習實訓條件，在條件允許的情況下，多帶學生到工地進行現場教學，提高學生對理論知識的感性認知和理性把控能力。

作者簡介：陳功（1982-），男，漢族，四川自貢人，博士研究生，成都紡織高等專科學校建筑工程學院專職教師，講師，研究方向：結構工程、工程管理。